Тема . Иннополис (Innopolis Open)
Теория чисел на Иннополисе
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела иннополис (innopolis open)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#74914

Назовём бесконечную числовую последовательность {a }
  n стабилизирующейся, если при некотором k
 0  для всех k ≥k
    0  выполнено ak = ak+1.  Тогда k0  назовем временем стабилизации, ak  (  при k≥ k0)  — стабильным значением.

Пусть a,b  — натуральные числа. Дана последовательность {xn},  в которой x1 = x2 = x3 = a  и для любого натурального n  выполнены равенства

x3n+1 = b⋅x3n−2,x3n+2 = x3n−1∘b

(  здесь ∘b  — это операция взятия целой части при делении на b)  и

x3n+3 =x3n+ x3n−2 ⋅(x3n− 1(modb))

(  здесь (modb)  — операция взятия остатка от деления на b).

Какие из последовательностей {x3n+1},{x3n+2},{x3n}(n∈ ℕ)  стабилизируются, и чему равны их стабильные значения? Чему равно время стабилизации последовательности {x3n}?

Источники: Иннополис-2022 (см. dovuz.innopolis.university)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Давайте посмотрим, что нам известно из условия? Получается, основная последовательность {Xn} разделяется на три подпоследовательности. Причём первые две, похоже, зависят только от тех элементов основной последовательности, что входят в эту подпоследовательность. Может, для начала рассмотрим их повнимательнее?

Подсказка 2

Верно, мы можем выразить элементы этой последовательности через a, b и n. Третья же подпоследовательность зависит от элементов из других подпоследовательностей, так что здесь так просто не получится расписать. Тогда стоит попробовать выразить x{3n+3} с помощью x{3n+1} и x{3n+2}. Например, записать какое-нибудь равенство с этими тремя переменными.

Подсказка 3

Для составления такого уравнения очень полезно начать с расписывания первых элементов и постепенно находить отношения, которые остаются неизменными. А затем доказать их по индукции

Подсказка 4

Остаётся только проанализировать, при каких значениях b каждая из подпоследовательностей стабилизируется и на каком стабильном значении

Показать ответ и решение

Сначала рассмотрим последовательность {x   }.
 3n+1  По ее определению имеем x   = a⋅bn
 3n+1  для всех целых n ≥0  — значит, при b= 1  ее стабильное значение равно a,  а при b >1  она не стабилизируется.

Теперь рассмотрим {x3n+2}.  По определению, если b= 1,  то x3n+2 =a  для всех целых n≥ 0,  а если b> 1,  то       -a
x3n+2 ≤ bn  и, поскольку последовательность — целочисленная, имеем x3n+2 =0  для всех n,  начиная с ⌈logba⌉ (целая часть от логарифма, взятая с избытком).

Докажем по индукции, что

x3n+1⋅x3n+2+ x3n+3 =a2+ a

для всех целых n ≥ 0.

База индукции (n= 0):

           2
x1⋅x2+ x3 =a + a

по определению.

Индукционная гипотеза: пусть для некоторого m ≥0  выполнено

                     2
x3m+1 ⋅x3m+2+ x3m+3 = a + a

Тогда

x       ⋅x       +x       = (b⋅x3m+1)⋅(x3m+2 ∘b)+
 3(m+1)+1  3(m+1)+2  3(m+1)+3

+(x3m+3+ x3m+1 (x3m+2(modb)))= ((b⋅x3m+1)⋅(x3m+2 ∘b)+

                                              2
x3m+1 (x3m+2(modb)))+ x3m+3 =x3m+1 ⋅x3m+2+ x3m+3 = a + a

Что и требовалось доказать.

Наконец, рассмотрим последовательность {x3n} . В силу доказанного выше, если b=1  , то все члены последовательности {x3n} равны a  , а если b> 1  , то

x    = x   ⋅0+ x    =x    ⋅x    +x    = a2+a,
 3n+3   3n+1     3n+3   3n+1  3n+2   3n+3

начиная с n = ⌈logba⌉,  следовательно, стабильное значение последовательности {x3n} равно a2+a.

Ответ:

Последовательность {x   }
  3n+1 стабилизируется на a  при b =1;  {x    }
  3n+2 стабилизируется на a  при b= 1  и на 0  при b> 1;  {x  }
  3n стабилизируется на a  при b= 1,  начиная с n= 1,  и на  2
a + a  при b> 1,  начиная с n = ⌈logba⌉.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!