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切线方程与数列
阅读量:6379 次
发布时间:2019-06-23

本文共 2989 字,大约阅读时间需要 9 分钟。

例1【2016•德州模拟】

函数\(y=x^2(x>0)\)的图像在点\((a_k,a_k^2)\)处的切线与\(x\)轴交点的横坐标为\(a_{k+1}\)

其中 \(k\in N*\),若\(a_1=16\),则\(a_1+a_3+a_5\)的值是________.

分析:由\(f'(x)=2x\)得,在点\((a_k,a_k^2)\)处的切线方程为\(y-a_k^2=2a_k(x-a_k)(k\in N*)\)

\(y=0\),得到切线方程与\(x\)轴的交点的横坐标为\(x=\cfrac{a_k}{2}\)

\(a_{k+1}=\cfrac{a_k}{2}\),即\(\cfrac{a_{k+1}}{a_k}=\cfrac{1}{2}\)

故数列\(\{a_k\}\)是首项为\(a_1=16\),公比为\(\cfrac{1}{2}\)的等比数列,

\(a_1+a_3+a_5=16+16\cdot (\cfrac{1}{2})^2+16\cdot (\cfrac{1}{2})^4=21\)

总结:1、求在点处的切线方程;2、等比数列

例2【】

对正整数\(n\),设曲线\(y=(2-x)x^n\)\(x=3\)处的切线与\(y\)轴交点的纵坐标为\(a_n\),则数列\(\{\cfrac{a_n}{n+2}\}\)的前\(n\)项和为________。

分析:由于\(y=(2-x)x^n\),则\(y'=-x^n+n(2-x)x^{n-1}\)

\(y'|_{x=3}=-3^n-n3^{n-1}=-3^{n-1}(n+3)\)

故切线方程为\(y+3^n=-3^{n-1}(n+3)(x-3)\)

\(x=0\),得到切线与\(y\)轴的交点的纵坐标为\(a_n=(n+2)3^n\)

\(\cfrac{a_n}{n+2}=3^n\),为等比数列,

故数列\(\{\cfrac{a_n}{n+2}\}\)的前\(n\)项和为\(S_n=\cfrac{3(1-3^n)}{1-3}=\cfrac{3^{n+1}-3}{2}\)

例3【】

对正整数\(n\),设曲线\(y=(1-x)x^n\)\(x=2\)处的切线与\(y\)轴交点的纵坐标为\(a_n\),则数列\(\{\cfrac{a_n}{n+1}\}\)的前\(n\)项和\(T_n\)为________。

提示:\(T_n=2^{n+1}-2\),仿上例完成。

分析:\(y=f(x)=x^n(1-x)=x^n-x^{n+1}\),则\(f'(x)=nx^{n-1}-(n+1)x^n\)

\(k=f'(2)=n2^{n-1}-(n+1)2^n=n2^{n-1}-(n+1)2^{n-1}\cdot 2=n2^{n-1}-(2n+2)2^{n-1}=2^{n-1}(n-2n-2)=-(n+2)\cdot 2^n\)

又切点为\((2,-2^n)\),则切线方程为\(y-(-2^n)=-(n+2)2^n(x-2)\)

\(x=0\),得到切线与\(y\)轴交点的纵坐标\(y=(n+1)2^n=a_n\)

\(b_n=\cfrac{a_n}{n+1}=2^n\),数列\(\cfrac{a_n}{n+1}\)的前\(n\)项和为\(T_n=2+2^2+2^3+\cdots+2^n=\cfrac{2(2^n-1)}{2-1}=2^{n+1}-2\)

例4【2015\(\cdot\)高考安徽卷】

\(n\in N^*\)\(x_n\)是曲线\(y=x^{2n+2}+1\)在点\((1,2)\)处的切线与\(x\)轴交点的横坐标。

(1)、求数列\(\{x_n\}\)的通项公式。

分析:\(y'=(x^{2n+2}+1)'=(2n+2)x^{2n+1}\)

则曲线\(y=x^{2n+2}+1\)在点\((1,2)\)处的切线斜率为\(2n+2\)

从而切线方程为\(y-2=(2n+2)(x-1)\),令\(y=0\)

解得切线与\(x\)轴交点的横坐标\(x_n=1-\cfrac{1}{n+1}=\cfrac{n}{n+1}\)

所以数列\(\{x_n\}\)的通项公式为\(x_n=\cfrac{n}{n+1}\)

(2)、记\(T_n=x_1^2x_3^2\cdots x_{2n-1}^2\),证明:\(T_n\ge \cfrac{1}{4n}\)

分析:由题设和(1)中的计算结果可知,

\(T_n=x_1^2x_3^2\cdots x_{2n-1}^2=(\cfrac{1}{2})^2\cdot (\cfrac{3}{4})^2\cdots (\cfrac{2n-1}{2n})^2\)

\(n=1\)时,\(T_1=\cfrac{1}{4}\)

\(n\ge 2\)时,由于\(x_{2n-1}^2=(\cfrac{2n-1}{2n})^2=\cfrac{(2n-1)^2}{(2n)^2}\)

\(>\cfrac{(2n-1)^2-1}{(2n)^2}=\cfrac{2n-2}{2n}=\cfrac{n-1}{n}\)

\(x_1^2=(\cfrac{1}{2})^2\)

\(x_3^2> \cfrac{1}{2}\)

\(x_5^2> \cfrac{2}{3}\)

\(\cdots\)

\(x_{2n-3}^2> \cfrac{n-2}{n-1}\)

\(x_{2n-1}^2> \cfrac{n-1}{n}\)

所以,\(T_n>(\cfrac{1}{2})^2\times \cfrac{1}{2}\times \cfrac{2}{3}\times \cdots \times \cfrac{n-2}{n-1}\times\cfrac{n-1}{n}=\cfrac{1}{4n}\)

综上可知,对任意的\(n\in N^*\),均有\(T_n\ge \cfrac{1}{4n}\)

例5【2019\(\cdot\)高三理科数学资料用题】

对于每一个正整数\(n\),设曲线\(y=x^{n+1}\)在点\((1,1)\)处的切线与\(x\)轴的交点的横坐标为\(x_n\),令\(a_n=lgx_n\),则\(a_1+a_2+\cdots+a_{99}\)=_____________。

分析:\(y'=(n+1)x^n\),则曲线在点\((1,1)\)处的切线的斜率为\(k=n+1\)

则切线方程为\(y-1=(n+1)(x-1)\)

\(y=0\),得到\(x_n=\cfrac{n}{n+1}\)

\(a_n=lgx_n=lg\cfrac{n}{n+1}\)

所以\(a_1+a_2+\cdots+a_{99}=lg(\cfrac{1}{2}\times \cfrac{2}{3}\times\cfrac{3}{4}\times\cdots\times\cfrac{99}{100})\)

\(=lg \cfrac{1}{100}=-2\)

转载于:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/7874937.html

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