两端无限数列,数列中有两项相等,则必有无数对相等的项.

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  • 证明:如果所述数列有两个相邻的项相等,即在数列

    …,u,v,w,x,y,z,…

    中有 x=w.那么,由于w=(v+x)/4=(v+w)/4 ,x=(w+y)/4 =w,

    从而 y=v,又由 v=(w+u)/4 ,v=y=(x+z)/4 =(w+z)/4,

    得 z=u…如此继续下去,可以知道在两个w(w和x)两边的项逐对相等.

    从上面的特殊情况,我们可以猜测,如果所述数列有两项相等,那么和这两项距离相等的项(同在外侧或同在内测)也相等.

    考虑所述数列

    …,a,b,c,…,d,e,f,… (1)

    中,由 4b=a+c ,4e=f+d,

    可得 4(b-e)=(a-f)+(c-d).

    这表明如下的数列

    a-f,b-e,c-d,… (2)

    仍然具有所述性质:每一项都等于相邻两项的和的1/4,但(2)只有有限多项.

    设a与f相等,则(2)成为

    P1=0,P2=b-e,P3=c-d,… (3)

    不妨设 b>=e,这时 c-d=4(b-e)>=(b-e).(3)有递推关系 Pn+1=4Pn-Pn-1 ,有归纳法可知

    (3)是递增的.(Pn+1=4Pn-Pn-1>=3Pn>=Pn)

    我们考察(3)的最后几项.

    ①若a,f之间有偶数项,两两配对,最后三对是

    u,v,w,x,y,z

    (u与z,v与y,w与x),则由于

    4w=x+v ,4x=w+y ,

    得 v-y=5(w-x)>=w-x ,

    而(3)中的项递增

    u-z