每日一题[778]数列的最值

设数列{xn}中,x1(1,1)xn+1=(1)n+13xn13xn,nN,若数列{xn}的最大值为x3,求x1的取值范围.


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分析与解 注意到x2n+1=5x2n133x2n15,x2n+2=x2n,为了保证奇数列中x3最大,令yn=x2n1,则数列{yn}的递推公式为yn+1=5yn33yn5,可以用两个思路研究{yn}

思路一 利用迭代函数法研究数列的单调性变化

考虑函数f(x)=5x33x5,图象如下:因为y1=x1(1,1),且y2y1,即f(y1)y1,结合图象知,y113,即x113

由函数f(x)的图象关于y=x对称知y1=y3=y5=,y2=y4=y6=,从而只需要x113,则有x3为数列的奇数项中的最大项;

 也可以直接计算得到y3=5y233y25=5(5y13)3(3y15)3(5y13)5(3y15)=y1.

思路二 直接利用不动点法求出通项公式

解方程5x33x5=x,得到两个不动点13,3,于是我们可以计算得到yn+13yn+113=yn3yn13,于是我们有yn3yn13=(1)ny13y113,从而 yn3yn13n为奇数时为定值,在n为偶数时也为定值.

结合函数的单调性知y1=y3=y5=,y2=y4=y6=,于是只需要y2y1,即解方程5y133y15y1,即可,解得y1=x113


最后考虑偶数项构成的数列:

为了保证x3不小于偶数列中的任意一项,只需要x3|x2|,也即5x133x15|3x113x1|.
综上,可得x1的取值范围是(1,13]

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