Ответ. Да, существует.
Построим пример такой последовательности. Положим a1=1, a2=7, an+1=(3an)!+1. Для того, чтобы показать, что она удовлетворяет требованиям, нам придется доказать следующее утверждение, из которого будет следовать, что положенная последовательность — требуемая.
Пусть (ai,aj) и (ap,aq,ar) — хорошие пара и тройка элементов последовательности. Тогда
НОД(ai+aj,ap+aq+ar)=НОД(ai+aj,ap+aq−ar)=1.
Доказательство проведём индукцией по наибольшему элементу. Для перехода предположим, что m>1. Число am либо входит только в пару, либо только в тройку, либо в обе.
Случай 1. Пусть am — только элемент пары; скажем, am=aj. Тогда, поскольку 0<∣ap+aq±ar∣≤3am−1, число am−1=(3am−1)! делится на ap+aq±ar, то есть
НОД(ai+am,ap+aq±ar)=НОД((ai+1)+(am−1),ap+aq±ar)=НОД(ai+a1,ap+aq±ar)=1
по предположению индукции.
Случай 2. Пусть am — только элемент тройки; скажем, am=aq. Аналогично, am−1 делится на ai+aj, так что
НОД(ai+aj,ap+a1±ar)=1
по предположению индукции.
Случай 3. Пусть am — элемент и пары, и тройки; скажем, am=aj=aq. Тогда am−1 делится на ap−ai±ar, так что
НОД(ai+am,ap+am±ar)=НОД(ai+am,ap−ai±ar)=НОД(ai+a1,ap−ai±ar)=1
по предположению индукции. Переход индукции доказан.