a为实数,数列{an}满足a1=a,对于n=1,2,3…,
(1)0<an<2时,证明0<an+1<2;
(2)a满足0<a<1,求an(n=1,2,3…);
(3)k为自然数,求使an+k=an(n=1,2,3…),成立的所有k与a.
网友回答
(1)证明:当0<an≤1时,an+1=-an+2,1≤-an+2<2,∴1≤an+1<2;
当1<an<2时,an+1=an-1,0<an-1<1,∴0<an+1<1;
∴0<an<2时,0<an+1<2;
(2)解:0<a<1时,a2=-a1+2=-a+2>1,a3=a2-1=-a+1<1,a4=-a3+2=a+1>1,a5=a4-1=a
∴a5=a1,∴数列{an}是以4为周期的数列
∴an=(l∈N+)
(3)解:由(2)知,0<a<1时,a5=a1,数列{an}是以4为周期的数列,
若a3=a1,∴1-a=a,∴,2也是周期,而a2,a1范围不同,不可能相等,所以
①0<a<1且时,k=4m;
②,k=2m,
而1<a<2时,a2=a-1∈(0,1),a3=2-a2=3-a∈(1,2),a4=a3-1=2-a∈(0,1),a5=2-a4=a,同上4为一个周期,时,2也是周期;
③1<a<2且a≠时,k=4m
④a=时,k=2m
⑤a=1时,有a2=a1=1,为常数列;
⑥若a≥2时,由题意知,存在k(k≥2),使得数列{an}中前k-1项成公差为-1的递减数列且都大于2,而第k项ak∈(0,2),由(1)知第k项ak后的所有项ak∈(0,2),(n≥k),所以不存在k为自然数,求使a1+k=a1,故此种情形不成立;
⑦若a≤0,则a2≥2,由④可知,自a2起所有项an>0,所以不存在k为自然数,求使a1+k=a1,故此种情形不成立;
综上,①0<a<1且时,k=4m;②,k=2m,③1<a<2且a≠时,k=4m,④a=时,k=2m.
解析分析:(1)当0<an≤1时,an+1=-an+2,可得1≤an+1<2;当1<an<2时,an+1=an-1,可得0<an+1<1;(2)0<a<1时,a2=-a1+2=-a+2>1,a3=a2-1=-a+1<1,a4=-a3+2=a+1>1,a5=a4-1═a1,由此可得an;(3)由(2)知,0<a<1时,a5=a1,数列{an}是以4为周期的数列,若a3=a1,则,2也是周期,而a2,a1范围不同,不可能相等,所以分类讨论,从而可求所有k与a.
点评:本题考查不等式的证明,考查数列的通项,考查分类讨论的数学思想,考查学生分析解决问题的能力,难度较大.