已知 $\{a_n\}$ 不是常数列,$a_n\ne 0$,$a_1=u$,$a_{n+1}=a_n+\sin (2a_n)+\lambda$,是否对任意正数 $\varepsilon$,都存在 $u,\lambda,N$($u,\lambda\in\mathbb R$,$N\in\mathbb N^{\ast}$),使得当 $n>N$ 时,有 $|a_n-1|<\varepsilon$?
解析 取 $\lambda=-\sin 2$,$u=\dfrac{\pi}4$,设 $f(x)=x+\sin(2x)-\sin 2$,则在 $x\in\left[\dfrac{\pi}4,1\right)$ 上,$f(x)$ 单调递增且 $f(x)>x$,因此 $\{a_n\}$ 单调递增趋于 $1$,证明如下.考虑当 $x\in\left[\dfrac{\pi}4,1\right)$ 时,有\[\dfrac{\pi}4\leqslant x<f(x)<1,\]于是 $\dfrac{\pi}4\leqslant a_n<1$($n\in\mathbb N^{\ast}$)且 $\{a_n\}$ 单调递增,又\[\dfrac{1-f(x)}{1-x}=\dfrac{1-x-\sin(2x)+\sin 2}{1-x}=1-\dfrac{\sin (2x)-\sin2}{1-x}\leqslant 1-\dfrac{\sin\dfrac{\pi}2-\sin 2}{1-\dfrac{\pi}4}<\dfrac 12,\]因此\[1-a_{n+1}<\dfrac{1}{2^n}(1-a_1)<\dfrac 1{2^n},\]因此取 $N=\left[\log_2\dfrac{1}{\varepsilon}\right]+1$,则当 $n>N$ 时,有\[|a_n-1|=1-a_n<\varepsilon,\]命题得证.
1-\dfrac{\sin\dfrac{\pi}{2}-\sin 2}{1-\dfrac{\pi}{4}}<\dfrac{1}{2}显然是错误的。