题目内容

设x轴、y轴正方向上的单位向量分别为
i
、
j
,坐标平面上的点An、Bn(n∈N*)分别满足下列两个条件:①
OA1
=2
j
且
AnAn+1
=
i
+
j
;②
OB1
=2
i
且
BnBn+1
=(
3
4
)n×2
i
;求
OAn
及
OBn
的坐标;若四边形AnBnBn+1An+1的面积是an,求an(n∈N*)的表达式;对于(2)中的an,是否存在最小的自然数N,当n>N时恒有an+1<an成立?若存在,求出N的值;若不存在,请说明理由.
分析:(1)根据①以及向量加法的三角形法则求出
OAn
=
OA1
+
A1A2
+…+
AnAn+1
2
j
+(n-1) (
i
+
j
)
=(n-1,n+1),同理求出
OBn
的坐标;
(2)由(1)可知:点An(n-1,n+1)都在直线y=x=2上,点Bn都在x轴上;记C(-2,0),利用分割的方法求四边形AnBnBn+1An+1的面积是an=S△CBn+1An+1-S△CAnBn,代入面积公式即可求得;
(3)由(2)知:an+1-an=5+(
3
4
)
n
(n-1)
-[5+(
3
4
)
n
(n-2)
]=(
3
4
)
n
(
5-n
4
)
,分类讨论即可求得结论.
解答:解:(1)
OAn
=
OA1
+
A1A2
+…+
AnAn+1
=2
j
+(n-1) (
i
+
j
)
=(n-1,n+1),
OBn
=
OB1
+
B1B2
+…+
BnBn+1
=2
i
[1+
3
4
+(
3
4
)
2
 +…+(
3
4
)
N-1
]

=8
i
[1-(
3
4
)
n
]
=(8[1-(
3
4
)
n
]
,0);
(2)由(1)可知:点An(n-1,n+1)都在直线y=x=2上,点Bn都在x轴上;
记C(-2,0),
则an=SAnBnBn+1 An+1=S△CBn+1An+1-S△CAnBn
=
1
2
[10-8(
3
4
)
n
]-(n+1)
=5+(
3
4
)
n
(n-2)
,
∴an=5+(
3
4
)
n
(n-2)
,
(3)由(2)知:an+1-an=5+(
3
4
)
n
(n-1)
-[5+(
3
4
)
n
(n-2)
]=(
3
4
)
n
(
5-n
4
)
,
当n=5时,a5=a6;
当n≥6时,:an+1-an<0
所以存在最小的自然数N=5,
当n>N时恒有:an+1<an成立.
点评:此题是个中档题.考查向量与数列的综合,主要考查了向量的加法的三角形法则和坐标表示,以及数列比较大小的方法.其中问题(3)是一个开放性问题,考查了同学们观察、推理以及创造性地分析问题、解决问题的能力.
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