MathLabs

第6問

a1,a2,a3,…a_1,a_2,a_3,\ldots を正の実数からなる数列とする。ある正整数 ss に対して、すべての n>sn>s で an=max⁡{ak+an−k∣1≤k≤n−1}a_n=\max\{a_k+a_{n-k}\mid 1\le k\le n-1\} が成り立つと仮定する。ℓ≤s\ell\le s を満たす正整数 ℓ\ell と正整数 NN が存在して、すべての n≥Nn\ge N で an=aℓ+an−ℓa_n=a_\ell+a_{n-\ell} となることを証明せよ。
ステップ 6/9: 正規化した値を評価する
−M≤bn≤0,M=max⁡1≤i≤s(−bi)-M\le b_n\le0,\qquad M=\max_{1\le i\le s}(-b_i)
詳しい解説

すべての b1,…,bsb_1,\ldots,b_s がゼロなら、漸化式からすべての nn で bn=0b_n=0 となり、an=qna_n=qn と aℓ=qℓa_\ell=q\ell から結論が直ちに従う。そうでなければ M=max⁡1≤i≤s(−bi)M=\max_{1\le i\le s}(-b_i) と ε=min⁡{−bi:bi<0}>0\varepsilon=\min\{-b_i:b_i<0\}>0 を置く。分割 n=ℓ+(n−ℓ)n=\ell+(n-\ell) が使えるので bn≥bn−ℓb_n\ge b_{n-\ell} であり、これを初期添字まで繰り返せば −M≤bn≤0-M\le b_n\le0 となる。したがって bnb_n の各展開には高々 M/εM/\varepsilon 個の負の項しかなく、bnb_n の値は初期値の和からなる有限集合に属する。