问题 问答题

如图,有一列曲线P1,P1,P2……,已知P0所围成的图形是面积为1的等边三角形,Pk+1是对Pk进行如下操作得到:将Pk的每条边三等分,以每边中间部分的线段为边,向外作等边三角形,再将中间部分的线段去掉(k=0,1,2,……).记Sn为曲线Pn所围成图形的面积.

(1)求数列Sn的通项公式;

(2)求

答案

参考答案:

(1)对P0进行操作,容易看出P0的每条边变成P1的4条边,故P1的边数为3×4;同样,对P1进行操作,P1的每条边变成P2的4条边,故P2的边数为3×42,从而不难得到Pn的边数为3×4

已知P0的面积为S0=1,比较P1与P0. 容易看出P1在P0的每条边上增加一个小等边三角形,其面积为,而P0有3条边,故

再比较P2与P1,可知P2在P1的每条边上增加了一个小等边三角形,其面积为,而P1有3×4条边,故

类似地有

于是有

下面利用数学归纳法证明(*)式.

n=1时,由上面已知(*)式成立.

假设n=k时,有当n=k+1时,易知第k+1次操作后,比较Pk+1与Pk,Pk+1在Pk的每条边上增加了一个小等边三角形,其面积为,而Pk有3×4k条边,故

综上,由数学归纳法,(*)式得证.

(2)

选择题
单项选择题