(本小题共13分) 若数列 A_ n : a_ 1 , a…——2011 高考数学第 20 题答案解析

2011_北京卷 (2011·文)

2011 北京 第 20 题 解答题 区分题
2011_北京卷 (2011·文)

20.(本小题共13分)
若数列 $A_{n}: a_{1}, a_{2}, \cdots, a_{n}(n \geq 2)$ 满足 $\left|a_{k+1}-a_{k}\right|=1(k=1,2, \cdots, n-1)$ ,则称 $A_{n}$ 为 $E$ 数列,记 $S\left(A_{n}\right)=a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{n}$.
(I)写出一个E数列 $\mathrm{A}_{5}$ 满足 $a_{1}=a_{3}=0$ ;
(II)若 $a_{1}=12, \mathrm{n}=2000$ ,证明:E数列 $A_{n}$ 是递增数列的充要条件是 $a_{n}=2011$ ;
(III)在 $a_{1}=4$ 的 E 数列 $A_{n}$ 中,求使得 $S\left(A_{n}\right)=0$ 成立得 n 的最小值.

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【解答】
(共13分)
解:(I) $0,1,0,1,0$ 是一具满足条件的 $E$ 数列 $A_{5}$ .
(答案不唯一, $0,-1,0,1,0 ; 0, \pm 1,0,1,2 ; 0, \pm 1,0,-1,-2 ; 0, \pm 1,0$ ,- 1,
$-2,0, \pm 1,0,-1,0$ 都是满足条件的 E 的数列 $\mathrm{A}_{5}$ )
(II)必要性:因为 E 数列 $\mathrm{A}_{5}$ 是递增数列,
所以 $a_{k+1}-a_{k}=1(k=1,2, \cdots, 1999)$ .
所以 $\mathrm{A}_{5}$ 是首项为 12 ,公差为 1 的等差数列.
所以 $a_{2000}=12+(2000-1) \times 1=2011$ .
充分性,由于 $a_{2000}-a_{1000} \leq 1$ ,
$a_{2000}-a_{1000} \leq 1$
......
$a_{2}-a_{1} \leq 1$
所以 $a_{2000}-a_{t} \leq 19999$ ,即 $a_{2000} \leq a_{1}+1999$ .
又因为 $a_{1}=12, a_{2000}=2011$ ,
所以 $a_{2000}=a_{1}+1999$ .
故 $a_{n+1}-a_{n}=1>0(k=1,2, \cdots, 1999)$ ,即 $A_{n}$ 是递增数列.
综上,结论得证。
(III)对首项为 4 的 $E$ 数列 $A_{k}$ ,由于
$a_{2} \geq a_{1}-1=3$,
$a_{3} \geq a_{2}-1 \geq 2$,

$a_{5} \geq a_{7}-1 \geq-3$.

所以 $a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{k}>0(k=2,3, \cdots, 8)$
所以对任意的首项为 4 的 E 数列 $\mathrm{A}_{\mathrm{m}}$ ,若 $S\left(A_{m}\right)=0$ ,
则必有 $n \geq 9$ .
又 $a_{1}=4$ 的 E 数列 $A_{1}: 4,3,2,1,0,-1,-2,-3,-4$ 满足 $S\left(A_{1}\right)=0$ ,
所以 n 是最小值是 9 .

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