(15分)已知Q:a1,a2,…,ak为有穷整数数列.给定正整数m,若对任意的n∈{1,2,…,m},在Q中存在ai,ai+1,ai+2,…,ai+j(j⩾0),使得ai+ai+1+ai+2+…+ai+j=n,则称Q为m−连续可表数列. (Ⅰ)判断Q:2,1,4是否为5−连续可表数列?是否为6−连续可表数列?说明理由; (Ⅱ)若Q:a1,a2,…,ak为8−连续可表数列,求证:k的最小值为4; (Ⅲ)若Q:a1,a2,…,ak为20−连续可表数列,且a1+a2+…+ak<20,求证:k⩾7. 分析:(Ⅰ)直接根据m−连续可表数列的定义即可判断; (Ⅱ)采用反证法证明,即假设k的值为3,结合Q是8−连续可表数列的定义推出矛盾,进而得出证明; (Ⅲ)首先m−连续可表数列的定义,证明得出k⩾6,然后验证k=6是否成立,进而得出所证的结论. 解答:解:(Ⅰ)若m=5,则对于任意的n∈{1,2,3,4,5}, a2=1,a1=2,a1+a2=2+1=3,a3=4,a2+a3=1+4=5, 所以Q是5−连续可表数列; 由于不存在任意连续若干项之和相加为6, 所以Q不是6−连续可表数列; (Ⅱ)假设k的值为3,则a1,a2,a3 最多能表示a1,a2,a3,a1+a2,a1+a3,a2+a3,a1+a2+a3,共7个数字, 与Q是8−连续可表数列矛盾,故k⩾4; 现构造Q:4,2,1,5可以表达出1,2,3,4,5,6,7,8这8个数字,即存在k=4满足题意. 故k的最小值为4. (Ⅲ)先证明k⩾6. 从5个正整数中,取一个数字只能表示自身,最多可表示5个数字, 取连续两个数字最多能表示4个数字,取连续三个数字最多能表示3个数字, 取连续四个数字最多能表示2个数字,取连续五个数字最多能表示1个数字, 所以对任意给定的5个整数,最多可以表示5+4+3+2+1=15个正整数,不能表示20个正整数,即k⩾6. 若k=6,最多可以表示6+5+4+3+2+1=21个正整数, 由于Q为20−连续可表数列,且a1+a2+…+ak<20, 所以其中必有一项为负数. 既然5个正整数都不能连续可表1−20的正整数, 所以至少要有6个正整数连续可表1−20的正整数, 所以至少6个正整数和一个负数才能满足题意, 当k=7时,数列1,2,4,5,8,−2,−1满足题意, 当k>7时,数列1,2,4,6,8,−2,−1,ak=⋅⋅⋅=an=0,所以k⩾7符合题意, 故k⩾7. 点评:本题考查数列的新定义,考查学生的逻辑思维能力和运算能力,属中档题.
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