MathLabs

Bài 2

Cho mm là một số nguyên dương cố định. Dãy vô hạn {an}n≥1\{a_n\}_{n\ge1} được xác định như sau: a1a_1 là một số nguyên dương, và với mọi số nguyên n≥1n\ge1, an+1=an2+2ma_{n+1}=a_n^2+2^m nếu an<2ma_n<2^m, và an+1=an/2a_{n+1}=a_n/2 nếu an≥2ma_n\ge2^m. Với mỗi mm, xác định tất cả các giá trị có thể của a1a_1 sao cho mọi số hạng của dãy đều là số nguyên.
Bước 7 trên 7: Xác nhận mọi ℓ≥1 cho chu trình số nguyên vô hạn
a1=2ℓ (ℓ≥1) ⟶ 2→8→4→2→8→4→⋯a_1=2^\ell\ (\ell\ge1)\ \longrightarrow\ 2\to8\to4\to2\to8\to4\to\cdots
Phân tích chi tiết

Với ℓ≥2\ell\ge2, a1=2ℓ≥4a_1=2^\ell\ge4, nên quy tắc lớn liên tục chia đôi số mũ đi 11 (mỗi số hạng là lũy thừa nguyên của hai) cho tới khi đạt a=21=2a=2^1=2. Từ a=2a=2 (cũng đúng trực tiếp khi ℓ=1\ell=1): vì 2<42<4, an+1=4+4=8a_{n+1}=4+4=8; vì 8≥48\ge4, chia đôi cho 44; vì 4≥44\ge4, chia đôi cho 22, quay lại đầu chu trình 2→8→4→2→⋯2\to8\to4\to2\to\cdots. Mọi số hạng trong chu trình này, và mọi số hạng trong quá trình giảm ban đầu từ 2ℓ2^\ell, đều là số nguyên dương. Vậy a1=2ℓa_1=2^\ell với ℓ≥1\ell\ge1 tạo ra một dãy toàn số nguyên.