设数列{an}\{a_{n}\}满足a1=1a_{1}\text{=}1,a2=2a_{2}\text{=}2,an+2=(1+cos⁡2nπ2)an+sin⁡2nπ2{a}_{n+2}=(1+{{\rm\cos}}^{2}\dfrac{nπ}{2}){a}_{n}+{{\rm\sin}}^{2}\dfrac{nπ}{2},n=1n\text{=}1,22,33,…\text{…},则数列{an}\{a_{n}\}的前2020项的和是___.

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完整解法

1. 分析三角函数项,按 $n$ 的奇偶性化简递推公式

当 nn 为奇数时,cos⁡nπ2=0\cos\dfrac{n\pi}{2} = 0,sin⁡2nπ2=1\sin^2\dfrac{n\pi}{2} = 1,代入递推关系得:
an+2=an+1a_{n+2} = a_n + 1
当 nn 为偶数时,cos⁡2nπ2=1\cos^2\dfrac{n\pi}{2} = 1,sin⁡nπ2=0\sin\dfrac{n\pi}{2} = 0,代入递推关系得:
an+2=2ana_{n+2} = 2a_n

2. 求奇数项数列 $\{a_{2k-1}\}$ 的通项与前 10 个奇数项之和

已知 a1=1a_1 = 1,递推关系为 a2k+1=a2k−1+1a_{2k+1} = a_{2k-1} + 1。
因此,奇数项数列 {a2k−1}\{a_{2k-1}\} 是以 a1=1a_1 = 1 为首项、公差 d=1d = 1 的等差数列。
通项公式为 a2k−1=ka_{2k-1} = k。
前 10 个奇数项(即 a1,a3,…,a19a_1, a_3, \dots, a_{19})的和为:
Sext奇=∑k=110k=10imes(1+10)2=55S_{ ext{奇}} = \sum_{k=1}^{10} k = \dfrac{10 imes (1 + 10)}{2} = 55

3. 求偶数项数列 $\{a_{2k}\}$ 的通项与前 10 个偶数项之和

已知 a2=2a_2 = 2,递推关系为 a2k+2=2a2ka_{2k+2} = 2a_{2k}。
因此,偶数项数列 {a2k}\{a_{2k}\} 是以 a2=2a_2 = 2 为首项、公比 q=2q = 2 的等比数列。
通项公式为 a2k=2ka_{2k} = 2^k。
前 10 个偶数项(即 a2,a4,…,a20a_2, a_4, \dots, a_{20})的和为:
Sext偶=∑k=1102k=2(210−1)2−1=2imes(1024−1)=2046S_{ ext{偶}} = \sum_{k=1}^{10} 2^k = \dfrac{2(2^{10} - 1)}{2 - 1} = 2 imes (1024 - 1) = 2046

4. 将奇数项之和与偶数项之和相加,求出数列前 20 项的总和

数列 {an}\{a_n\} 的前 20 项和为前 10 个奇数项与前 10 个偶数项之和:
S20=Sext奇+Sext偶=55+2046=2101S_{20} = S_{ ext{奇}} + S_{ ext{偶}} = 55 + 2046 = 2101

答案

21012101

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