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第5题

考虑一个正整数无限数列 a1,a2,…a_1,a_2,\ldots,满足对所有正整数 m,nm,n 且 m≤nm\le n,100!(am+am+1+⋯+an)100!(a_m+a_{m+1}+\cdots+a_n) 都是 an−m+1an+ma_{n-m+1}a_{n+m} 的倍数。证明该数列要么有界,要么是线性的。若存在常数 NN 使对每个正整数 nn 都有 an<Na_n<N,则称数列有界;若对每个正整数 nn 都有 an=n⋅a1a_n=n\cdot a_1,则称数列是线性的。
第 1/10 步:提取关于和与差的整除关系
c=100!,ar+s∣c(ar+as),ar−s∣c(ar−as) (r>s)c=100!,\qquad a_{r+s}\mid c(a_r+a_s),\qquad a_{r-s}\mid c(a_r-a_s)\ (r>s)
详细分析

令 c=100!c=100!。原始整除条件首先推出本步列出的两个线性整除关系。若有共同因子整除所有项,就将所有项除以它;这两个推导出的整除关系仍保持。因此可设标准化后的数列最大公因数为 11,最后再恢复共同因子。当 s≥r+2s\ge r+2 时比较 [r,s][r,s] 与 [r+1,s−1][r+1,s-1] 的条件,得到 ar+s∣c(ar+as)a_{r+s}\mid c(a_r+a_s);s=rs=r 与 s=r+1s=r+1 时也可直接得到同一结论。比较 [s,r−1][s,r-1] 与 [s+1,r][s+1,r],得到 r>sr>s 时 ar−s∣c(ar−as)a_{r-s}\mid c(a_r-a_s)。