题目内容


设C1、C2、…、Cn、…是坐标平面上的一列圆,它们的圆心都在轴的正半轴上,且都与直线y=x相切,对每一个正整数n,圆Cn都与圆Cn+1相互外切,以rn表示Cn的半径,已知{rn}为递增数列.

(1) 证明:{rn}为等比数列;

(2) 设r1=1,求数列的前n项和.


(1) 证明:将直线y=x的倾斜角记为θ,则有tanθ=,sinθ=.

设Cn的圆心为(λn,0),则由题意得,得λn=2rn;同理λn+1=2rn+1,从而λn+1=λn+rn+rn+1=2rn+1,将λn=2rn代入,

解得rn+1=3rn,故{rn}为公比q=3的等比数列.

(2) 解:由于rn=1,q=3,故rn=3n-1,从而=n×31-n

记Sn,则有

Sn=1+2×3-1+3×3-2+…+n×31-n,①

=1×3-1+2×3-2+…+(n-1)×31-n+n×3-n,②

①-②,得

=1+3-1+3-2+…+31-n-n×3-n


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