每日一题[3165]迭代函数

已知 $a_1=1$,$a_{n+1}=\lambda a_n^2+2$($n \in \mathbb{N}^{+}$),若数列 $\left\{a_n\right\}$ 有上界,即存在常数 $M>0$,使得 $a_n \leqslant M$ 对 $n \in \mathbb{N}^{+}$ 恒成立,则实数 $\lambda$ 的最大值为_______.

答案    $\dfrac 18$.

解析    设迭代函数 $f(x)=\lambda x^2+2$,则不动点方程为\[\lambda x^2-x+2=0,\]其判别式 $\Delta=1-8\lambda$. 当 $\lambda>\dfrac 18$ 时,有\[a_{n+1}-a_n=\lambda a_n^2-a_n+2=\left(\sqrt \lambda a_n -\dfrac {1}{2\sqrt \lambda}\right)^2+2-\dfrac{1}{4\lambda} ,\]因此 $\{a_n\}$ 无上界,不符合题意. 当 $\lambda=\dfrac 18$ 时,对应不动点为 $x=4$,因此\[a_{n+1}-4=\dfrac 18(a_n+4)(a_n-4),\]因此 $\{a_n\}$ 有上界 $4$,符合题意. 综上所述,实数 $\lambda$ 的最大值为 $\dfrac 18$.

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