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),…, P_n(x_n,y_n)(n≥3,n∈N) 是二次曲线C上的点,

且a₁=², a₂=², …, a_n=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S_n=a₁+a₂+…+a_n.

(1)      若C的方程为－y²=1,n=3. 点P₁(3,0) 及S₃=162, 求点P₃的坐标；

 (只需写出一个)

(2)      若C的方程为y²=2px(p≠0). 点P₁(0,0), 对于给定的自然数n, 证明：

(x₁+p)², (x₂+p)², …,(x_n+p)²成等差数列；

(3)      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S_n的最小值.

【解】(1) a₁=²=9,由S₃=(a₁+a₃)=162,得a₃=³=99.

  ∴点P₃的坐标可以为(3,3).

(2)对每个自然数k,1≤k≤n,由题意²=(k－1)d,及

即(x_k+p)²=p²+(k－1)d,

 ∴(x₁+p)², (x₂+p)², …,(x_n+p)²是首项为p²,公差为d的等差数列.

   (3) 【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a_n=²=a²+(n－1)d≥b²,

    ∴≤d<0. ∵n≥3,>0

    ∴S_n=na²+d在[,0)上递增,

  故S_n的最小值为na²+·=.

  【解法二】对每个自然数k(2≤k≤n),

     ∵0< y≤b²,得≤d<0

     ∴≤d<0

    以下与解法一相同.