設(shè)m>3,對于有窮數(shù)列{an}(n=1,2,…,m),令bk為a1,a2,…ak中的最大值,稱數(shù)列{bn}(為{an}的“創(chuàng)新數(shù)列”.數(shù)列{bn}(中不相等項的個數(shù)稱為{an}的“創(chuàng)新階數(shù)”.例如數(shù)列2,1,3,7,5的創(chuàng)新數(shù)列為2,2,3,7,7,創(chuàng)新階數(shù)為3.考察自然數(shù) 1,2…m(m>3)的所有排列,將每種排列都視為一個有窮數(shù)列{cn}.
(1)若m=5,寫出創(chuàng)新數(shù)列為3,4,4,5,5的所有數(shù)列{cn};
(2)是否存在數(shù)列{cn},使它的創(chuàng)新數(shù)列為等差數(shù)列?若存在,求出所有的數(shù){cn},若不存在,請說明理由.
【答案】分析:根據(jù)令bk為a1,a2,…ak中的最大值,稱數(shù)列{bn}為{an}的“創(chuàng)新數(shù)列”,
(1)創(chuàng)新數(shù)列為3,4,4,5,5的所有數(shù)列{Cn},可知其首項是3,第二項是4,第三項是1或2,第四項是5,第五項是2或1,可寫出{Cn};
(2)假設(shè)存在數(shù)列{Cn},使它的創(chuàng)新數(shù)列為等差數(shù)列,根據(jù)創(chuàng)新數(shù)列的定義和等差數(shù)列的定義,分類討論可求得{Cn}.
解答:解:(1)由題意,創(chuàng)新數(shù)列為3,4,4,5,5的數(shù)列{cn}有兩個,即:
①數(shù)列3,4,1,5,2;
②數(shù)列3,4,2,5,1.
(2)假設(shè)存在數(shù)列{cn},它的創(chuàng)新數(shù)列為等差數(shù)列.
設(shè)數(shù)列{Cn}的創(chuàng)新數(shù)列為{en}(n=1,2,…m),
因為em為,c1,c2…cm中的最大值.
所以em=m.由題意知:ek為c1,c2,…ck中最大值,
ek+1為c1,c2,…,ek,ek+1中最大值,
所以ek≤ek+1,且ek∈{,2,…,m}.
若{en}為等差數(shù)列,設(shè)其公差為d,
則d=ek+1-ek≥0,且d∈N,
當d=0時,{en}為常數(shù)列,又em=m,
所以數(shù)列{en}為m,m,…,m,
此時數(shù)列{cn}是首項為m的任意一個符合條件的數(shù)列;
當d=1時,因為em=m,所以數(shù)列{en}為1,2,3,…,m,
此時數(shù)列{cn}是1,2,3,…,m;
當d≥2時,因為em=e1+(m-1)d≥e1+(m-1)×2=2m-2+e1,
又m>3,e1>0,所以em>m,這與em=m矛盾,所以此時{en}不存在,
即不存在{cn}使得它的創(chuàng)新數(shù)列為d≥2的等差數(shù)列.
綜上,當數(shù)列{cn}為:1°首項為m的任意符合條件的數(shù)列;
2°數(shù)列1,2,3,…,m時,它的創(chuàng)新數(shù)列為等差數(shù)列.
點評:考查學生理解數(shù)列概念,靈活運用數(shù)列表示法的能力,旨在考查學生的觀察分析和歸納能力,特別是問題(2)的設(shè)置,增加了題目的難度,同時也考查了等差數(shù)列的定義和分類討論的思想,屬難題.