数列
{an} 的通项
an=n2(cos23nπ−sin23nπ),其前
n 项和为
Sn.
(1) 求
Sn;
(2)
bn=n⋅4nS3n,求数列
{bn} 的前
n 项和
Tn.
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item
利用
cos2u−sin2u=cos2u,得
an=n2cos32nπ. 当
n=3j−2,
3j−1,
3j 时,分别有
a3j−2=−21(3j−2)2,
a3j−1=−21(3j−1)2,
a3j=9j2.
每三个连续项的和为
a3j−2+a3j−1+a3j=9j−25
所以
S3k=j=1∑k(9j−25)=2k(9k+4)=6n(3n+4)
由
S3k−1=S3k−a3k,得
S3k−1=2k(9k+4)−9k2=2k(4−9k)
再由
S3k−2=S3k−1−a3k−1,得
S3k−2=2k(4−9k)+2(3k−1)2=−k+21
因此
Sn=⎩⎨⎧−3n−61,6(n+1)(1−3n),6n(3n+4),n=3k−2,n=3k−1,n=3k,k∈N∗
\item
由第一问在
3n 处的结果,
bn=n⋅4nS3n=2⋅4n9n+4
于是
Tn=21j=1∑n4j9j+4
将上式乘以
4 后与原式相减,得
3Tn=21(13+49+429+⋯+4n−19−4n9n+4)=21(16−4n9n+16)=8−2⋅4n9n+16
因此
Tn=38−3⋅4n8−2⋅4n3n=38−3⋅22n−31−22n+13n
\end{enumerate}
\end{solution}