解答题
22、(本题满分18分) 第1小题满分6分, 第2小题满分4分, 第3小题满分8分
设P1(x1,y1), P1(x2,y2),…, Pn(xn,yn)(n≥3,n∈N) 是二次曲线C上
的点, 且a1=2, a2=2, …, an=2构成了一个公差为d(d≠0) 的
等差数列, 其中O是坐标原点. 记Sn=a1+a2+…+an.
(1) 若C的方程为=1,n=3. 点P1(3,0) 及S3=255, 求点P3的坐标;
(只需写出一个)
(2)若C的方程为(a>b>0). 点P1(a,0), 对于给定的自然数n, 当公
差d变化时, 求Sn的最小值;
. (3)请选定一条除椭圆外的二次曲线C及C上的一点P1,对于给定的自然数n,
写出符合条件的点P1, P2,…Pn存在的充要条件,并说明理由.
【解】(1) a1=2=100,由S3=(a1+a3)=255,得a3=3=70.
由 |
=1 |
,得 |
x=60 |
x+y=70 |
y=10 |
∴点P3的坐标可以为(2, ).
(2) 【解法一】原点O到二次曲线C:(a>b>0)上各点的最小距离为b,
最大距离为a.
∵a1=2=a2, ∴d<0,且an=2=a2+(n-1)d≥b2,
∴≤d<0. ∵n≥3,>0
∴Sn=na2+d在[,0)上递增,
故Sn的最小值为na2+·=.
【解法二】对每个自然数k(2≤k≤n),
由 |
x+y=a2+(k-1)d |
,解得y= |
+=1 |
∵0< y≤b2,得≤d<0
∴≤d<0
以下与解法一相同.
(3) 【解法一】若双曲线C:-=1,点P1(a,0),
则对于给定的n, 点P1, P2,…Pn存在的充要条件是d>0.
∵原点O到双曲线C上各点的距离h∈[,+∞),且=a2,
∴点P1, P2,…Pn存在当且仅当2>2,即d>0.
【解法二】若抛物线C:y2=2x,点P1(0,0),
则对于给定的n, 点P1, P2,…Pn存在的充要条件是d>0.理由同上
【解法三】若圆C:(x-a)+y2=a2(a≠0), P1(0,0),
则对于给定的n, 点P1, P2,…Pn存在的充要条件是0<d≤.
∵原点O到圆C上各点的最小距离为0,最大距离为2,
且=0, ∴d>0且2=(n-1)d≤4a2.即0<d≤.
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