例題如圖1所示,拋物線 C:y2=4x 的焦點(diǎn)為 F ,斜率為1的直線 ξl 經(jīng)過 F 且與 C 交于 A1,B1 兩點(diǎn) (A1 位于第一象限).
(1)求 A1,B1 的坐標(biāo)與 |A1B1| 的長(zhǎng);
(2)設(shè) ,如下構(gòu)造 An,Bn :直線 Pn-1Bn-1,Pn-1An-1 分別與 c 交于 BnJAn 證明:
(i)Bn 的縱坐標(biāo) yn 是等差數(shù)列 {yn} :(ii) ?n∈N* AnBn+1 // An+1Bn+2
分析本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)有:一是拋物線的性質(zhì),需要學(xué)生理解拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程及其焦點(diǎn)的性質(zhì);二是直線與拋物線交點(diǎn)問題如何求解;三是等差數(shù)列有關(guān)知識(shí)內(nèi)容,如怎樣證明某點(diǎn)的坐標(biāo)構(gòu)成等差數(shù)列,考查學(xué)生等差數(shù)列的證明方式;四是數(shù)學(xué)歸納法,需利用數(shù)學(xué)歸納法證明等差數(shù)列的性質(zhì).
已知拋物線方程及直線斜率與過拋物線焦點(diǎn).
第(1)問簡(jiǎn)單基礎(chǔ),首先根據(jù)直線斜率及過點(diǎn)F ,求出直線方程,再將直線方程與拋物線方程聯(lián)立即可求出交點(diǎn)坐標(biāo),最后應(yīng)用兩點(diǎn)間距離公式,問題就迎刃而解了.
第(2)問難度較大,其中涉及兩小問,需要構(gòu)造An,Bn 來證明結(jié)論成立.在(i)中,要證明 Bn 的縱坐標(biāo) yn 是等差數(shù)列,即證明 yn-1+yn+1=2yn .首先設(shè) an 這樣直線 PnBn 的方程就可表示出來,移項(xiàng)化簡(jiǎn)可得到關(guān)于 y 的一元二次函數(shù),接著利用韋達(dá)定理可求出 yn ·(20
2y2-4yn??\",等式兩邊同時(shí)除以y,,可得到
,代數(shù)變換后可求出 yn 與 yn-1 ,這樣即可求出 yn-1+yn+1 .因此對(duì)于 yn-1+yn+1= 2yn ,化簡(jiǎn)可求出
,最后利用數(shù)學(xué)歸納法證明此時(shí) yn 是等差數(shù)列即可.在(ii)中,要證明 AnBn+1//An+1Bn+2 ,即證明出 kAnBn+1= k An+1Bn+2,設(shè)出點(diǎn)的坐標(biāo),代人計(jì)算即可證明.
解題指導(dǎo) (1)由斜率為1的直線 l 經(jīng)過拋物線 C:y2=4x 的焦點(diǎn) F ,因此直線 l 方程為 y=x-1 聯(lián)立 (20得 x2-6x+1=0 再根據(jù)二次函數(shù)求根公式,
因此
(20(2)(i)設(shè) Pn(an,.2) ,其中
Bn(xn,yn),Bn+1(xn+1,yn+1), 此時(shí)可寫出直線 PnBn 的方程為:
化簡(jiǎn)得,
根據(jù)韋達(dá)定理,可求出
(20等式兩邊同時(shí)除以 yn ,即可得到
因此
求解上式可得
①+② 式可得,
要證明 Bn 的縱坐標(biāo) yn 是等差數(shù)列,即證明
yn-1+yn+1=2yn, 即證明4yn-4(an+an-1) 化簡(jiǎn)有 yn2-4yn-(2n2+4n-2)=0 此時(shí)利用求根公式及點(diǎn) Bn 始終在第四象限,可得
這時(shí)利用數(shù)學(xué)歸納法歸納推理,當(dāng) n=1 時(shí),
成立;假設(shè)當(dāng) n=k 時(shí)
成立,則當(dāng) n=k+1 時(shí),
所以
為等差數(shù)列.(ii)設(shè) An(xn′,yn′) ,
(204號(hào)此時(shí)kABn+1
同理可求出kAn+1Bn+2
因此同(i)中證明過程,可得 An 的縱坐標(biāo) y′ n
滿足 ,也為等差數(shù)列,因此
現(xiàn)在要證明 AnBn+1//An+1Bn+2 即證明 kAnBn+1=kAn+1Bn+2 ,也就是證明
1化簡(jiǎn)后即為, yn+1+y′n=y′n+1+yn+2 顯然
成立.因此 ?n∈N*,AnBn+1//An+1Bn+2.
結(jié)語
綜上所述,新高考背景下有關(guān)數(shù)列問題的考查,不僅局限于傳統(tǒng)的單一知識(shí)點(diǎn)考查,而是逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其他知識(shí)融合,在新的情境下呈現(xiàn)相關(guān)問題.試題難度有所提升,綜合性強(qiáng).在分析、解決此類數(shù)列問題時(shí),需要學(xué)生將各種知識(shí)融會(huì)貫通,找尋解題關(guān)鍵,將已知關(guān)鍵信息與數(shù)列有關(guān)知識(shí)相結(jié)合,學(xué)會(huì)舉一反三,進(jìn)一步發(fā)展數(shù)學(xué)思維能力.