题目内容

【题目】过抛物线的一条弦的中点作平行于抛物线对称轴的平行线(或与对称轴重合),交抛物线于一点,称以该点及弦的端点为顶点的三角形为这条弦的阿基米德三角形(简称阿氏三角形).

现有抛物线:,直线(其中是常数,且),直线交抛物线两点,设弦的阿氏三角形是.

1)指出抛物线的焦点坐标和准线方程;

2)求的面积(用表示);

3)称的阿氏为一阶的;的阿氏为二阶的;的阿氏三角形为三阶的;……,由此进行下去,记所有的阶阿氏三角形的面积之和为,探索之间的关系,并求.

【答案】(1)焦点坐标:,准线方程:;(2;(3

【解析】

1)将抛物线方程化为标准方程后即可求得焦点坐标和准线方程;

2)将直线方程代入抛物线方程,利用韦达定理可求得,根据可整理得到,代入整理可得结果;

3)由(2)知,继续求解阿氏三角形面积可知,进而分析得到;可知为无穷等比数列,利用无穷等比数列前项和的极限的求法可求得结果.

1)由得:

抛物线焦点坐标为,准线方程为:

2)将代入抛物线方程得:,则

中点

3)设是抛物线上的任意一条弦,由(2)知

设弦的阿氏三角形依次为

上述讨论表明,阶中的每一个阿氏三角形都可以生成阶中的两个阿氏三角形,且后者的面积之和是前者面积的

阶中的个阿氏三角形面积之和阶中的个阿氏三角形面积之和满足

是首先为,公比为的无穷等比数列

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