Question

若有窮數(shù)列{a_n}滿足：（1）首項(xiàng)a₁=1，末項(xiàng)a_m=k；（2）a_n+1=a_n+1或a_n+1=2a_n，（n=1，2，…，m-1），則稱數(shù)列{a_n}為k的m階數(shù)列．
（Ⅰ）請(qǐng)寫出一個(gè)10的6階數(shù)列；
（Ⅱ）設(shè)數(shù)列{b_n}是各項(xiàng)為自然數(shù)的遞增數(shù)列，若k=2b1+2b2+2b3+…2bl(l∈N)，且l≥2，求m的最小值．

Answer 1

分析：（Ⅰ）根據(jù)數(shù)列{a_n}為k的m階數(shù)列的定義可得一個(gè)10的6階數(shù)列為：1，2，3，4，5，10或1，2，4，8，9，10．
（Ⅱ）由已知在數(shù)列{a_n}中 a_n+1=a_n+1或a_n+1=2a_n，當(dāng)a_n為偶數(shù)時(shí)，只需 a_n-1=

an

2

（a_n≥2）．當(dāng)a_m為奇數(shù)時(shí)，必然有 a_n-1=a_n-1，（a_n≥2），a_n-1是偶數(shù)，可繼續(xù)重復(fù)上面的操作．
所以要使項(xiàng)數(shù)m最小，只需遇到偶數(shù)除以2，遇到奇數(shù)則減1．由此可得 m=b₁+（b₂-b₁）+（b₃-b₂）+（b₄-b₃）+…+（b_l-b_l-1）+（l-1）+1=b_l+l．

解答：解：（Ⅰ）1，2，3，4，5，10或1，2，4，8，9，10．          …（2分）
（Ⅱ）由已知在數(shù)列{a_n}中 a_n+1=a_n+1或a_n+1=2a_n，
當(dāng)a_n為偶數(shù)時(shí)，a_n-1=

an

2

（a_n≥2），或 a_n-1=a_n-1．
因?yàn)?span id="hpjtz51" class="MathJye">

an

2

≤a_n-1 （a_n≥2），所以在數(shù)列{a_n}中 1≤a_i≤

an

2

中i的個(gè)數(shù)不多于 1≤a_j≤a_n-1 中j的個(gè)數(shù)，
當(dāng)要使項(xiàng)數(shù)m最小，只需 a_n-1=

an

2

（a_n≥2）．                     …（5分）
當(dāng)a_m為奇數(shù)時(shí)，必然有 a_n-1=a_n-1，（a_n≥2），a_n-1是偶數(shù)，可繼續(xù)重復(fù)上面的操作．
所以要使項(xiàng)數(shù)m最小，只需遇到偶數(shù)除以2，遇到奇數(shù)則減1．
因?yàn)閍_n=k=2b1+2b2+2b3+…2bl(l∈N)，且 0≤b₁＜b₂＜b₃＜…＜b_l，
只需除以2b1，得到 1+2b2-b1+2b3-b1+…+2bl-b1 為奇數(shù)；
減1，得到 2b2-b1+2b3-b1+…+2bl-b1 為偶數(shù)，
再除以 2b2-b1，得到 1+2b3-b2+2b4-b2+…+2bl-b2 為奇數(shù)；
再減1，得到  2b3-b2+2b4-b2+…+2bl-b2 為偶數(shù)，
…
最后得到 2bl-bl-1為偶數(shù)，除以2bl-bl-1，得到1，即為a₁．
所以 m=b₁+（b₂-b₁）+（b₃-b₂）+（b₄-b₃）+…+（b_l-b_l-1）+（l-1）+1=b_l+l．  …（13分）

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查數(shù)列的函數(shù)特性，k的m階數(shù)列的定義，屬于難題．