随机变量 $\xi$ 的分布列如下：

其中 $a$，$b$，$c$ 成等差数列. 若 $E(\xi) = \frac{1}{3}$，则 $D(\xi)$ 的值是______. \begin{answer} $\frac{5}{9}$ \end{answer}

\begin{solution} 因为 $a$，$b$，$c$ 成等差数列，所以 $a+c=2b$. 又由分布列的概率和为 $1$，得 $a+b+c=1$，从而 $b=\dfrac13$，$a+c=\dfrac23$. 由期望条件 解得 $a=\dfrac16$，$c=\dfrac12$. 于是 $E(\xi^2)=a+c=\frac23$，$D(\xi)=E(\xi^2)-E(\xi)^2=\frac23-\frac19=\frac59$. \end{solution}

已知数列 $\{a_{n}\}$ 中的相邻两项 $a_{2k-1}$，$a_{2k}$ 是关于 $x$ 的方程 $x^{2} - (3k + 2^{k})x + 3k \cdot 2^{k} = 0$ 的两个根，且 $a_{2k-1} \leqslant a_{2k}$（$k = 1$，$2$，$3$，$\dots$）.

(1) 求 $a_{1}$，$a_{3}$，$a_{5}$，$a_{7}$； (2) 求数列 $\{a_{n}\}$ 的前 $2n$ 项和 $S_{2n}$； (3) 记 $f(n) = \frac{1}{2}\left(\frac{|\sin n|}{\sin n} + 3\right)$，$T_n = \frac{(-1)^{f(2)}}{a_1a_2} + \frac{(-1)^{f(3)}}{a_3a_4} + \frac{(-1)^{f(4)}}{a_5a_6} + \cdots + \frac{(-1)^{f(n+1)}}{a_{2n-1}a_{2n}}$，求证：$\frac{1}{6} \leqslant T_n \leqslant \frac{5}{24}$（$n \in \mathbf{N}^*$）.

\begin{solution} \begin{enumerate} \item 方程 可因式分解为 所以 $a_{2k-1}$，$a_{2k}$ 是 $3k$，$2^k$ 中较小者和较大者. 依次取 $k=1$，$2$，$3$，$4$，得 $(a_1,a_2)=(2,3)$，$(a_3,a_4)=(4,6)$，$(a_5,a_6)=(8,9)$，$(a_7,a_8)=(12,16)$. 故 $a_1=2$，$a_3=4$，$a_5=8$，$a_7=12$. \item 每一对相邻项的和为 因此 \item 令 由于 $j$ 为正整数且 $\pi$ 为无理数，$\sin j\ne0$，所以 $\varepsilon_j$ 有定义且 $\lvert\varepsilon_j\rvert=1$. 又因为 $0<2<3<\pi<4<\dfrac{3\pi}{2}$，所以 $\sin2>0$，$\sin3>0$，$\sin4<0$，从而 $\varepsilon_2=\varepsilon_3=1$，$\varepsilon_4=-1$. 又 故 $T_n=\displaystyle\sum_{k=1}^n\frac{\varepsilon_{k+1}}{3k2^k}$. 当 $n=1$ 时，$T_1=\dfrac16$；当 $n=2$ 时，$T_2=\dfrac16+\dfrac1{24}=\dfrac5{24}$. 当 $n\geqslant3$ 时，由 $\varepsilon_4=-1$，以及 可得 所以 $T_n<\dfrac5{24}$. 另一方面，对 $n\geqslant2$， 结合 $T_1=\dfrac16$ 和 $T_2=\dfrac5{24}$，得到 \end{enumerate} \end{solution}