Question

如果由數列{a_n}生成的數列{b_n}滿足對任意的n∈N^*均有b_n+1＜b_n，其中b_n=a_n+1-a_n，則稱數列{a_n}為“Z數列”．
（Ⅰ）在數列{a_n}中，已知a_n=-n²，試判斷數列{a_n}是否為“Z數列”；
（Ⅱ）若數列{a_n}是“Z數列”，a₁=0，b_n=-n，求a_n；
（Ⅲ）若數列{a_n}是“Z數列”，設s，t，m∈N^*，且s＜t，求證：a_t+m-a_s+m＜a_t-a_s．

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）由題設條件知b_n=a_n+1-a_n=-（n+1）²+n²=-2n-1，n∈N^*，由此可得b_n+1-b_n=-2（n+1）-1+2n+1=-2，所以b_n+1＜b_n，數列{a_n}是“Z數列”．
（Ⅱ）由題意知a_n-a_n-1=b_n-1=-（n-1），由此可知（n≥2）．
Ⅲ）由a_s+m-a_s=（a_s+m-a_s+m-1）++（a_s+1-a_s）=b_s+m-1++b_s，a_t+m-a_t=（a_t+m-a_t+m-1）++（a_t+1-a_t）=b_t+m-1++b_t，
知b_s+m-1＞b_t+m-1，b_s+m-2＞b_t+m-2，，b_s＞b_t，所以a_t+m-a_t＜a_s+m-a_s，即a_t+m-a_s+m＜a_t-a_s．
解答：解：（Ⅰ）因為a_n=-n²，
所以b_n=a_n+1-a_n=-（n+1）²+n²=-2n-1，n∈N^*，（2分）
所以b_n+1-b_n=-2（n+1）-1+2n+1=-2，
所以b_n+1＜b_n，數列{a_n}是“Z數列”．（4分）
（Ⅱ）因為b_n=-n，
所以a₂-a₁=b₁=-1，a₃-a₂=b₂=-2，a_n-a_n-1=b_n-1=-（n-1），
所以（n≥2），（6分）
所以（n≥2），
又a₁=0，所以（n∈N^*）．（8分）
（Ⅲ）因為a_s+m-a_s=（a_s+m-a_s+m-1）++（a_s+1-a_s）=b_s+m-1++b_s，a_t+m-a_t=（a_t+m-a_t+m-1）++（a_t+1-a_t）=b_t+m-1++b_t，
（10分）
又s，t，m∈N^*，且s＜t，所以s+i＜t+i，b_s+i＞b_t+i，n∈N^*，
所以b_s+m-1＞b_t+m-1，b_s+m-2＞b_t+m-2，，b_s＞b_t，（12分）
所以a_t+m-a_t＜a_s+m-a_s，即a_t+m-a_s+m＜a_t-a_s．（14分）
點評：本題考查數列的性質和應用，解題時要注意計算能力的培養．