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第6题

数列 (un)(u_n) 定义如下:u0=2u_0=2,u1=52u_1=\frac52,并且对 n=1,2,…n=1,2,\ldots 有 un+1=un(un−12−2)−u1u_{n+1}=u_n(u_{n-1}^2-2)-u_1。证明对每个正整数 nn,都有 ⌊un⌋=22n−(−1)n3\lfloor u_n\rfloor=2^{\frac{2^n-(-1)^n}{3}},其中 ⌊x⌋\lfloor x\rfloor 表示不超过 xx 的最大整数。
第 4/6 步:证明交替指数恒等式
通俗地说

指数差总是 11 或 −1-1;表达式 2r+2−r2^r+2^{-r} 无法区分这两个符号,因此修正项恒为 a1a_1。

xn−1−2xn−2=(−1)n,n≥2x_{n-1}-2x_{n-2}=(-1)^n,\quad n\ge2
详细分析

将递推式的两倍相减,得到 xn−2xn−1=−(xn−1−2xn−2)x_n-2x_{n-1}=-(x_{n-1}-2x_{n-2}),因此该量随着下标增加而变号。直接计算得 x1−2x0=1x_1-2x_0=1、x2−2x1=−1x_2-2x_1=-1,所以 xn−1−2xn−2=(−1)nx_{n-1}-2x_{n-2}=(-1)^n(n≥2n\ge2)。于是 2xn−1−2xn−2+2−xn−1+2xn−2=2+12=52=a12^{x_{n-1}-2x_{n-2}}+2^{-x_{n-1}+2x_{n-2}}=2+\frac12=\frac52=a_1。