题目内容
10.在复平面中曲线y=x2上有点B1,B2,…,Bn,在实轴上有点A1,A2,…,An;其中A1(1,0)…,An(xn,0)…,且xn≤1,线段AnBn(n=1,2,3,…)都与y轴平行,An+1Bn斜率为2xn(n=1,2,3,…).求:(1)|$\overrightarrow{{B}_{1}A{\;}_{2}}$+$\overrightarrow{B{\;}_{2}A{\;}_{3}}$+…+$\overrightarrow{{B}_{n}A{\;}_{n+1}}$|=f(n)的表达式;
(2)并计算$\underset{lim}{n→∞}$[f(n)]2.
分析 (1)由题意可得:x1=1,${B}_{n}({x}_{n},{x}_{n}^{2})$,An+1(xn+1,0),利用斜率计算公式可得:An+1Bn斜率2xn=$\frac{{x}_{n}^{2}}{{x}_{n}-{x}_{n+1}}=2{x}_{n}$,化为${x}_{n+1}=\frac{1}{2}{x}_{n}$,利用等比数列的通项公式可得xn.于是$\overrightarrow{{B}_{n}{A}_{n+1}}$=$({x}_{n+1}-{x}_{n},-{x}_{n}^{2})$,再利用向量的坐标运算、等比数列的前n项和公式可得:$\overrightarrow{{B}_{1}A{\;}_{2}}$+$\overrightarrow{B{\;}_{2}A{\;}_{3}}$+…+$\overrightarrow{{B}_{n}A{\;}_{n+1}}$.
(2)利用数列极限运算性质即可得出.
解答 解:(1)由题意可得:x1=1,${B}_{n}({x}_{n},{x}_{n}^{2})$,An+1(xn+1,0),∴An+1Bn斜率2xn=$\frac{{x}_{n}^{2}}{{x}_{n}-{x}_{n+1}}=2{x}_{n}$,化为${x}_{n+1}=\frac{1}{2}{x}_{n}$,
∴数列{xn}是等比数列,首项为1,公比为$\frac{1}{2}$,∴${x}_{n}=(\frac{1}{2})^{n-1}$.
$\overrightarrow{{B}_{n}{A}_{n+1}}$=$({x}_{n+1}-{x}_{n},-{x}_{n}^{2})$,
∴$\overrightarrow{{B}_{1}A{\;}_{2}}$+$\overrightarrow{B{\;}_{2}A{\;}_{3}}$+…+$\overrightarrow{{B}_{n}A{\;}_{n+1}}$=$({x}_{n+1}-{x}_{1},-{x}_{1}^{2}-{x}_{2}^{2}-…-{x}_{n}^{2})$=$(\frac{1}{{2}^{n}}-1,-\frac{1-\frac{1}{{4}^{n}}}{1-\frac{1}{4}})$=$(\frac{1}{{2}^{n}}-1,\frac{4}{3}(\frac{1}{{4}^{n}}-1))$,
∴f(n)=$\sqrt{(\frac{1}{{2}^{n}}-1)^{2}+\frac{16}{9}(\frac{1}{{4}^{n}}-1)^{2}}$,
(2)$\underset{lim}{n→∞}$[f(n)]2=1+$\frac{16}{9}$=$\frac{25}{9}$.
点评 本题考查了斜率计算公式、向量坐标运算、等比数列的通项公式及其前n项和公式、数列极限的运算法则,考查了推理能力与计算能力,属于难题.