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        一道全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽題的引申與推廣

        2022-01-22 02:00:02鄭華盛袁達(dá)明
        大學(xué)數(shù)學(xué) 2021年6期
        關(guān)鍵詞:和式新題正整數(shù)

        鄭華盛, 袁達(dá)明,2

        (1.南昌航空大學(xué) 數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,南昌 330063; 2.江西師范大學(xué) 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院,南昌 330022)

        1 引 言

        本文旨在將該和式取整問題作進(jìn)一步地引申和推廣,探討有關(guān)和式不等式與極限新題的構(gòu)造問題.該問題的研究對于創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)具有一定的意義.下面,首先給出該和式的不等式命題,然后進(jìn)一步推廣到其它幾類和式情形,得到幾個相關(guān)命題,之后,再利用所得命題,構(gòu)造和編制一系列關(guān)于和式的極限及不等式的新題.

        2 幾個相關(guān)結(jié)論

        命題1設(shè)m,n為兩個任意給定的正整數(shù),m

        命題2設(shè)m,n為兩個任意給定的正整數(shù),m

        (i)當(dāng)α≠1時,有

        (ii)當(dāng)α=1時,有

        命題3設(shè)m,n為兩個任意給定的正整數(shù),m

        更一般地,由積分和與定積分的幾何意義及凹凸弧的性質(zhì),可得

        命題4設(shè)m,n為兩個任意給定的正整數(shù),m

        (i)當(dāng)f(x)在(0,+∞)上非負(fù)且嚴(yán)格單調(diào)減少時,有

        而當(dāng)f(x)在(0,+∞)上非負(fù)且嚴(yán)格單調(diào)增加時,上述不等式反向成立.

        (ii)當(dāng)f(x)為(0,+∞)上的凹弧時,有

        而當(dāng)f(x)為(0,+∞)上的凸弧時,不等式反向成立.

        3 賽題的求解及和式極限與不等式新題的構(gòu)造

        而S100-1<[S100]≤S100,于是17<[S100]<19,故[S100]=18.

        類似地,可求如下和數(shù)x的整數(shù)部分[x]:

        此外,利用以上命題,可構(gòu)造和編制一些有關(guān)和式的極限與不等式新題.

        由命題2和命題3及夾逼準(zhǔn)則,可得一些和式極限:

        從而可構(gòu)作如下對應(yīng)的極限新題:

        于是得

        從而可構(gòu)造一類極限新題

        其中常數(shù)α≥0,β>0或α>0,β≥0.

        于是數(shù)列{an}單調(diào)減少且有界,故又可構(gòu)造如下極限新題:

        由此可構(gòu)造如下極限新題:

        類似地,由命題4,選取不同的f(x),還可構(gòu)造和編制出一系列的和式極限新題.

        利用以上命題2,也可編制一些有關(guān)和式不等式的新題.如:

        取α=2,m=1,則有

        取α=2,m=2,則有

        從而

        取α=2,m=3,則有

        即得不等式

        特別地,當(dāng)m=1時,有

        特別地,當(dāng)m=1時,有

        由該不等式也可構(gòu)造極限新題:當(dāng)0<α<1時

        類似地,通過選取不同的函數(shù)f(x),由命題4可編制出一系列的和式不等式新題.

        4 結(jié) 論

        本文對一道關(guān)于和式取整的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽試題進(jìn)行了引申和推廣,通過構(gòu)作相應(yīng)的輔助函數(shù),利用函數(shù)的單調(diào)性與凹凸性,結(jié)合積分和與定積分的幾何意義,得到了幾類和式的不等式命題,之后,探討了如何利用這些命題構(gòu)造和編制和式的極限與不等式新題,并給出了一些應(yīng)用實例.如此過程,不僅拓展和豐富了和式的不等式與極限新題的構(gòu)造方法,而且對于培養(yǎng)和提高學(xué)生的探究能力與創(chuàng)新能力具有一定的促進(jìn)作用.讀者也可以動手類似地構(gòu)作一些有關(guān)和式不等式與極限的新題.

        致謝作者非常感謝所引文獻(xiàn)對本文的啟發(fā)及審稿專家提出的寶貴意見.

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