题目内容

已知f是直角坐标平面xOy到自身的一个映射,点P在映射f下的象为点Q,记作Q=f(P).
设P1(x1,y1),P2=f(P1),P3=f(P2),…,Pn=f(Pn-1),….如果存在一个圆,使所有的点Pn(xn,yn)(n∈N*)都在这个圆内或圆上,那么称这个圆为点Pn(xn,yn)的一个收敛圆.特别地,当P1=f(P1)时,则称点P1为映射f下的不动点.
(Ⅰ) 若点P(x,y)在映射f下的象为点Q(2x,1-y).
①求映射f下不动点的坐标;
②若P1的坐标为(1,2),判断点Pn(xn,yn)(n∈N*)是否存在一个半径为3的收敛圆,并说明理由.
(Ⅱ) 若点P(x,y)在映射f下的象为点,P1(2,3).求证:点Pn(xn,yn)(n∈N*)存在一个半径为的收敛圆.
【答案】分析:(Ⅰ)①设不动点的坐标为P(x,y),依据对应关系及不动点的定义,列解方程组 ,并解即可.
②由P1(1,2),得P2(2,-1),P3(4,2),P4(8,-1)所以|P1P4|=>6,则点P1,P4不可能在同 一个半径为3的圆内
(Ⅱ) 由Pn+1=f(Pn),得,构造两个等比数列 写出它们的通项公式,设A(3,1),,计算Pn到A的距离,可得此距离小于,故所有的点Pn(n∈N*)都在以 P为圆心,为半径的圆内.
解答:解:(Ⅰ)①解:设不动点的坐标为P(x,y),
 由题意,得,
所以映射f下不动点为
②结论:点Pn(xn,yn)不存在一个半径为3的收敛圆.
  证明:由P1(1,2),得P2(2,-1),P3(4,2),P4(8,-1),
   所以|P1P4|=>6,
   则点P1,P4不可能在同 一个半径为3的圆内,
   所以点Pn(xn,yn)(n∈N*) 不存在一个半径为3的收敛圆
 (Ⅱ)证明:由P1(2,3),得.
由Pn+1=f(Pn),得
所以xn+1+yn+1=xn+1,xn+1-yn+1=yn+1,
   由Pn+2=f(Pn+1),得,
  所以xn+2=
  即xn+2-3=,
  由x1-3≠0,x2-3≠0,得xn-3≠0,
同理yn-1≠0,
  所以,
  所以数列{x2n-1-3},{x2n-3}(n∈N*)都是公比为的等比数列,首项分别为   ,
  所以,
 同理可得
 所以对任意n∈N*,|xn-3|≤1,|yn-1|≤2,
 设A(3,1),则|APn|=,
  所以|APn|≤,
 故所有的点Pn(n∈N*)都在以A(3,1)为圆心,为半径的圆内或圆上,
  即点Pn(xn,yn)存在一个半径为的收敛圆
点评:本题考查映射的定义,构造等比数列并求通项公式,两点间的距离公式的应用.考查分析解决问题,阅读处理信息等能力.
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