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第2题

设 mm 为固定的正整数。无穷数列 {an}n≥1\{a_n\}_{n\ge1} 定义如下:a1a_1 为正整数,且对每个整数 n≥1n\ge1,当 an<2ma_n<2^m 时 an+1=an2+2ma_{n+1}=a_n^2+2^m,当 an≥2ma_n\ge2^m 时 an+1=an/2a_{n+1}=a_n/2。对每个 mm,求 a1a_1 的所有可能取值,使得数列的每一项都是整数。
第 1/7 步:估计奇部
ai=bi2ci, bi odd;bi>2m ⟹ eventually a division of an odd number by 2a_i=b_i2^{c_i},\ b_i\ \text{odd};\qquad b_i>2^m\ \Longrightarrow\ \text{eventually a division of an odd number by }2
详细分析

将每一项写成 ai=bi2cia_i=b_i2^{c_i}(bib_i 为奇数)。若某个 bi>2mb_i>2^m,则只要 ci>0c_i>0 就有 ai≥bi>2ma_i\ge b_i>2^m,故触发减半规则,cc 减 11 而 bib_i 不变;当 cic_i 降到 00 时,该项等于奇数 bi>2mb_i>2^m,仍会触发减半,但 bib_i 为奇数使 bi/2b_i/2 非整数。因此若每一项都是整数,则对所有 ii 都有 bi≤2mb_i\le2^m。