Đề bài
Cho dãy số \(\left( {{u_n}} \right)\), biết \({u_n} = \sin \left[ {\left( {2n - 1} \right)\frac{\pi }{4}} \right]\).
a) Viết bốn số hạng đầu của dãy số.
b) Chứng minh rằng \({u_{n + 4}} = {u_n}\) với mọi \(n \ge 1\).
c) Tính tổng 12 số hạng đầu của dãy số.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
a) Thay \(n = 1,{\rm{ }}2,{\rm{ 3, 4}}\) vào công thức \({u_n} = \sin \left[ {\left( {2n - 1} \right)\frac{\pi }{4}} \right]\)để xác định 4 số hạng đầu của dãy số.
b) Thay \(n\) bởi \(n + 4\) vào công thức \({u_n} = \sin \left[ {\left( {2n - 1} \right)\frac{\pi }{4}} \right]\)để xác định \({u_{n + 4}}\) và chú ý rằng \(\sin \left( {x + k2\pi } \right) = \sin x\).
c) Sử dụng kết quả câu b, ta có \({u_1} = {u_5} = {u_9}\), \({u_2} = {u_6} = {u_{10}}\),\({u_3} = {u_7} = {u_{11}}\), \({u_4} = {u_8} = {u_{12}}\). Do đó tổng 12 số hạng đầu tiên bằng \(3\left( {{u_1} + {u_2} + {u_3} + {u_4}} \right)\).
Lời giải chi tiết
a) Ta có:
\({u_1} = \sin \left[ {\left( {2.1 - 1} \right)\frac{\pi }{4}} \right] = \sin \frac{\pi }{4} = \frac{{\sqrt 2 }}{2}\)
\({u_2} = \sin \left[ {\left( {2.2 - 1} \right)\frac{\pi }{4}} \right] = \sin \frac{{3\pi }}{4} = \frac{{\sqrt 2 }}{2}\)
\({u_3} = \sin \left[ {\left( {2.3 - 1} \right)\frac{\pi }{4}} \right] = \sin \frac{{5\pi }}{4} = - \frac{{\sqrt 2 }}{2}\)
\({u_4} = \sin \left[ {\left( {2.4 - 1} \right)\frac{\pi }{4}} \right] = \sin \frac{{7\pi }}{4} = - \frac{{\sqrt 2 }}{2}\)
Như vậy 4 số hạng đầu của dãy số là: \(\frac{{\sqrt 2 }}{2},\frac{{\sqrt 2 }}{2}, - \frac{{\sqrt 2 }}{2}, - \frac{{\sqrt 2 }}{2}\).
b) Ta có:
\({u_{n + 4}} = \sin \left\{ {\left[ {2\left( {n + 4} \right) - 1} \right]\frac{\pi }{4}} \right\} = \sin \left[ {\left( {2n - 1 + 8} \right)\frac{\pi }{4}} \right] = \sin \left[ {\left( {2n - 1} \right)\frac{\pi }{4} + 2\pi } \right] = \sin \left[ {\left( {2n - 1} \right)\frac{\pi }{4}} \right] = {u_n}\)
Vậy \({u_{n + 4}} = {u_n}\) với \(\forall n \in {\mathbb{N}^*}\).
c) Theo câu b, ta có \({u_{n + 4}} = {u_n}\) với \(\forall n \in {\mathbb{N}^*}\). Như vậy \({u_1} = {u_5} = {u_9}\), \({u_2} = {u_6} = {u_{10}}\),\({u_3} = {u_7} = {u_{11}}\), \({u_4} = {u_8} = {u_{12}}\).
Do đó:
\({u_1} + {u_2} + {u_3} + ... + {u_{12}} = 3\left( {{u_1} + {u_2} + {u_3} + {u_4}} \right) = 3\left( {\frac{{\sqrt 2 }}{2} + \frac{{\sqrt 2 }}{2} + \frac{{ - \sqrt 2 }}{2} + \frac{{ - \sqrt 2 }}{2}} \right) = 0\)
