Question

已知一非零向量列{a_n}滿足：a₁=（1，1），a_n=（x_n，y_n）=

1

2

(xn-1-yn-1，xn-1+yn-1)(n≥2)
（1）證明：{|a_n|}是等比數(shù)列；
（2）設(shè)θ_n=＜a _n-1，a_n＞（n≥2），b_n=2nθ_n-1，S_n=b₁+b₂+…+b_n，求S_n；
（3）設(shè)c_n=|a_n|log₂|a_n|，問數(shù)列{c_n}中是否存在最小項？若存在，求出最小項；若不存在，請說明理由．

Answer 1

（l）證明：|

an

|=

1

2

(xn-1-yn-1)2+(xn-1+yn-1)2

=

2

2

xn-12+yn-12

=

2

2

|

an-1

|（n≥2）又|

a1

|=

2

 
∴數(shù)列|

an

|是以

2

為首項，公比為

2

2

的等比數(shù)列．…（4分）
（2）∵

an-1

•an

=(xn-1，yn-1) •

1

2

(xn-1-yn-1，xn-1+yn-1)=

1

2

(xn-12+yn-12)=

1

2

|

an-1

|²
∴cosθ_n=

an-1 •an

|an-1| •|an|

=

2

2

，∴θ_n=

π

4

，∴b_n=2nθ_n-1=

nπ

2

-1．
Sn=b₁+b₂+…+b_n=(

π

2

-1)+ (

2π

2

-1)+…(

nπ

2

-1)=

π

4

(n2+n)-n…（8分）
（3）假設(shè)存在最小項，不防設(shè)為cn，∵|

an

|=

2

(

2

2

)n-1=2

2-n

2

，
∴c_n=|a_n|log₂|a_n|=

2-n

2

•2

2-n

2

，由c_n≤c_n+1 得

2-n

2

•2

2-n

2

≤

1-n

2

•2

1-n

2

即

2

（2-n）≤1-n，∴（

2

-1）n≥2

2

-1．
∴n≥

2 2 -1

2 -1

=3+

2

，∵n為正整數(shù)，∴n≥5．
由c_n≤c_n-1 得n≤4+

2

，n≤5．，∴n=5
 故存在最小項，最小項為c₅=-

3

2

•2-

3

2

…（12分）