一道数列型组合数学题

这是2014年东城区一模压轴题: 已知集合\(\{1,2,3,4,\cdots,n\}(n\geqslant 3\),若该集合具有下列性质的子集:每个子集至少含有\(2\)个元素,且每个子集中任意两个元素之差的绝对值大于\(1\),则称这些子集为离散子集,记离散子集的个数为\(a_n\).

(1)当\(n=5\)时,写出所有离散子集;

(2)求\(a_{10}\);

(3)记\[S_n=\frac {a_3}{2^3}+\frac {a_4}{2^4}+\cdots+\frac {a_n}{2^n},\]求证:\(S_n<2\).


(1)(2)略; 我们容易得到\[a_n=\mathrm C_{n-1}^2+\mathrm C_{n-2}^3+\mathrm C_{n-3}^4+\cdots\] 对于这种许多组合数的和,可以利用杨辉三角找规律: 从图中容易得到递推规律: \[a_{n+2}=a_{n+1}+a_n+n.\] 于是\[\frac{a_{n+2}}{2^{n+2}}=\frac 12\cdot\frac{a_{n+1}}{2^{n+1}}+\frac 14\cdot\frac{a_n}{2^n}+\frac n{2^{n+2}}.\] 两边求和,有 \[S_{n+2}=\frac 12S_{n+1}+\frac 14S_n+\sum_{k=1}^n\frac k{2^{k+2}}<\frac 12S_{n+1}+\frac 14S_n+\frac 12.\] 所以由\(S_3,S_4<2\)可递推得\(S_n<2\).


点评    已知通项时,一般先放缩后求和;已知递推时,一般先求和再放缩.

此条目发表在解题展示分类目录。将固定链接加入收藏夹。

发表回复