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 |
|
,得 |
|
x |
y |
∴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 |
|
,解得y |
|
∵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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