题目内容

(2012•浦东新区二模)记数列{an}的前n项和为Sn.已知向量
a
=(cos
nπ
3
+sin
nπ
3
,1)
(n∈N*)和
b
=(an,cos
nπ
3
-sin
nπ
3
)
(n∈N*)满足
a
∥
b
.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求S3n;
(3)设bn=2nan,求数列{bn}的前n项的和为Tn.
分析:(1)利用向量共线轭充要条件,即可求得数列{an}的通项公式;
(2)S3n=a1+a2+…+a3n=(a1+a2+a3)+(a4+a5+a6)+…+(a3n-2+a3n-1+a3n),且数列{an}:-
1
2
,-
1
2
,1,-
1
2
,-
1
2
,1,…
为周期为3的周期数列,由此即可求得S3n;
(3)bn=2nan=2ncos
2nπ
3
,再分类讨论,n=3k、3k-1、3k-2(k∈N*),即可求出数列{bn}的前n项的和为Tn.
解答:解:(1)∵
a
∥
b
,
a
=(cos
nπ
3
+sin
nπ
3
,1)
(n∈N*)和
b
=(an,cos
nπ
3
-sin
nπ
3
)

∴an=(cos
nπ
3
+sin
nπ
3
)
(cos
nπ
3
-sin
nπ
3
)
=cos2
nπ
3
-sin2
nπ
3
=cos
2nπ
3

∴an=cos
2nπ
3
;
(2)数列{an}:-
1
2
,-
1
2
,1,-
1
2
,-
1
2
,1,…
为周期为3的周期数列且a3k-2+a3k-1+a3k=0(k∈N*).
∴S3n=a1+a2+…+a3n=(a1+a2+a3)+(a4+a5+a6)+…+(a3n-2+a3n-1+a3n)=n(-
1
2
-
1
2
+1)=0
.
(3)bn=2nan=2ncos
2nπ
3
.
当n=3k(k∈N*)时,
∵b3k-2+b3k-1+b3k=23k-2(-
1
2
)+23k-1(-
1
2
)+23k•1=5•23k-3
.
∴Tn=T3k=5(1+23+…+23k-3)=
5
7
(23k-1)=
5
7
(2n-1)
.
当n=3k-1(k∈N*)时,Tn=T3k-1=T3k-b3k=
5
7
(23k-1)-23k•1=-
23k+1+5
7
=-
2n+2+5
7
.
当n=3k-2(k∈N*)时,Tn=T3k-2=T3k-1-b3k-1=-
23k+1+5
7
-23k-1•(-
1
2
)=-
23k-2+5
7
=-
2n+5
7
.
故Tn=
5
7
(2n-1),(n=3k) 
-
2n+2+5
7
,(n=3k-1)
-
2n+5
7
,(n=3k-2)
.
点评:本题考查数列的通项与求和,考查分类讨论的数学思想,认真审题,挖掘隐含是解题的关键.
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