题目内容

已知曲线C:xy=1,过C上一点A1(x1,y1)作斜率k1的直线,交曲线C于另一点A2(x2,y2),再过A2(x2,y2)作斜率为k2的直线,交曲线C于另一点A3(x3,y3),…,过An(xn,yn)作斜率为kn的直线,交曲线C于另一点An+1(xn+1,yn+1)…,其中x1=1,kn=-
xn+1
x2n
+4xn
(x∈N*)

(1)求xn+1与xn的关系式;
(2)判断xn与2的大小关系,并证明你的结论;
(3)求证:|x1-2|+|x2-2|+…+|xn-2|<2.
(1)由已知过An(xn,yn)斜率为-
xn+1
x2n
+4xn
的直线为y-yn=-
xn+1
x2n
+4xn
(x-xn),
直线交曲线C于另一点An+1(xn+1,yn+1)
所以yn+1-yn=-
xn+1
x2n
+4xn
(xn+1-xn)(2分)
即
1
xn+1
-
1
xn
=-
xn+1
x2n
+4xn
(xn+1-xn),xn+1-xn≠0,
所以xn+1=
xn+4
xn+1
(n∈N*)
(4分)
(2)当n为奇数时,xn<2;当n为偶数时,xn>2(5分)
因为xn-2=
xn-1+4
xn-1+1
-2=-
xn-1-2
xn-1+1
,(6分)
注意到xn>0,所以xn-2与xn-1-2异号
由于x1=1<2,所以x2>2,以此类推,
当n=2k-1(k∈N*)时,xn<2;
当n=2k(k∈N*)时,xn>2(8分)
(3)由于xn>0,xn+1=
xn+4
xn+1
=1+
3
xn+1
,
所以xn≥1(n=1,2,3,)(9分)
所以|xn+1-2|=|
xn-2
xn+1
|=
|xn-2|
|xn+1|
≤
1
2
|xn-2|
(10分)
所以|xn-2|≤
1
2
|xn-1-2|
≤
1
22
|xn-2-2|
≤…≤
1
2n-1
|x1-2|=
1
2n-1
(12分)
所以|x1-2|+|x2+2|+…+|xn-2|≤1+
1
2
+(
1
2
)
2
+…+(
1
2
)
n-1
=2-(
1
2
)n-1<2
(14分)
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