16.設(shè)有窮數(shù)列a0,a1,a2,…,am的各項均為整數(shù),若對每一個k∈{1,2,3,…,m},均有|ak-ak-1|=k2,則稱數(shù)列{an}為“m階優(yōu)數(shù)列”.
(1)判斷數(shù)列1,2,-2,7,-9與數(shù)列1,2,6,10,14是否是“4階優(yōu)數(shù)列”,并求以1為首項的所有“4階優(yōu)數(shù)列”的個數(shù);
(2)請寫出一個首項和末項都是2015的“8階優(yōu)數(shù)列”;
(3)對任意兩個整數(shù)s,t,是否存在一個“r階優(yōu)數(shù)列”,其首項為s且末項為t.

分析 (1)根據(jù)題目中的定義,判斷數(shù)列1,2,-2,7,-9是“4階優(yōu)數(shù)列”,數(shù)列1,2,6,10,14不是“4階優(yōu)數(shù)列”;
再求出以1為首項的所有“4階優(yōu)數(shù)列”的個數(shù);
(2)根據(jù)新定義,寫出滿足條件的一個“8階優(yōu)數(shù)列”;
(3)根據(jù)新定義,說明對任意兩個整數(shù)s,t,都存在以s為首項,t為末項的“r階優(yōu)數(shù)列”.

解答 解:(1)因為|2-1|=12,|-2-2|=22,|7-(-2)|=32,|-9-7|=42,
所以,數(shù)列:1,2,-2,7,-9是“4階優(yōu)數(shù)列”;
因為10-6≠32,所以,數(shù)列1,2,6,10,14不是“4階優(yōu)數(shù)列”;
對a0=1,滿足條件的a1都有兩種取法,對每一個a1,滿足條件的a2都有兩種取法,
對每一個a2,滿足條件的a3都有兩種取法,對每一個a3,滿足條件的a4都有兩種取法,
所以,以1為首項的所有“4階優(yōu)數(shù)列”的個數(shù)為16;
(2)因為|ak-ak-1|=k2,所以ak-ak-1=±k2,k∈{1,2,3,…,m};
所以a8-a0=(a1-a0)+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(a8-a7)=±12±22±32±…±72±82
取2015-2015=12-22-32+42-52+62+72-82
即a1-a0=1,a2-a1=-4,a3-a2=-9,a4-a3=16,a5-a4=-25,a6-a5=36,a7-a6=49,a8-a7=-64,
所以a0=2015,a1=2016,a2=2012,a3=2003,a4=2019,a5=1994,a6=2030,a7=2079,a7=2015;
或取2015-2015=-12+22+32-42+52-62-72+82
即a1-a0=-1,a2-a1=4,a3-a2=9,a4-a3=-16,a5-a4=25,a6-a5=-36,a7-a6=-49,a8-a7=64,
所以a0=2015,a1=2014,a2=2018a3=2027,a4=2011,a5=2036,a6=2000,a7=1951,a8=2015;
(3)因為|ak-ak-1|=k2,所以ak-ak-1=±k2,k∈{1,2,3,…,m};
am-a0=(a1-a0)+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(am-am-1)=±12±22±32±…±(m-1)2±m(xù)2
因為n2-(n+1)2-(n+2)2+(n+3)2=4,-n2+(n+1)2+(n+2)2-(n+3)2=-4,
所以,當(dāng)t-s=4p(p∈Z)時,取r=|t-s|+8,使前8項和取12-22-32+42-52+62+72-82=4-4=0,后面的|t-s|項的和為4p,存在“r階優(yōu)數(shù)列”;
當(dāng)t-s=4p+1(p∈Z),即t-s-1=4p(p∈Z)時,取r=1+|t-s-1|,第一項取12,使后面的|t-s-1|項的和為4p,存在“r階優(yōu)數(shù)列”;
當(dāng)t-s=4p+2(p∈Z),即t-s-2=4p(p∈Z)時,取r=4+|t-s-2|,使前4項和取-12-22-32+42=2,使后面的|t-s-2|項的和為4p,存在“r階優(yōu)數(shù)列”;
當(dāng)t-s=4p+3(p∈Z),即t-s+1=4(p+1)(p∈Z)時,取r=1+|t-s+1|,第一項取-12,使后面的|t-s+1|項的和為4(p+1),存在“r階優(yōu)數(shù)列”;
綜上,對任意兩個整數(shù)s,t,都存在以s為首項,t為末項的“r階優(yōu)數(shù)列”.

點評 本題考查了新定義的數(shù)列的遞推公式的應(yīng)用問題,也考查了分析問題與解答問題的能力,是較難的題目.

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