Дана возрастающая последовательность положительных чисел
бесконечная в обе стороны. Пусть bk — наименьшее целое число со свойством: отношение суммы любых k подряд идущих членов данной последовательности к наибольшему из этих k членов не превышает bk. Докажите, что последовательность либо совпадает с натуральным рядом 1, 2, 3, ..., либо с некоторого момента постоянна.
(Иван Митрофанов)
(A. Шаповалов) Очевидно, что а при отношение из условия меньше k, поэтому при всех Если последовательность не совпадает с натуральным рядом, то при некотором k. Тогда
для каждого целого i, откуда то есть Обозначим Чтобы оценить сверху произвольное оценим сверху
Разделив n на k с остатком, получаем тогда для первого слагаемого:
Аналогично записываем и оцениваем второе слагаемое, и т. д. Ясно, что не более k подряд идущих слагаемых в (*) мы оценим сверху числом не более k подряд идущих слагаемых — числом и так далее, откуда левая часть неравенства (*) не превосходит
Это значит, что все не превосходят Поскольку последовательность очевидно, не убывает, то она стабилизируется на числе, не большем