问题 解答题
在平面直角坐标系xOy中,点An满足
OA1
=(0,1)
,且
AnAn+1
=(1,1)
;点Bn满足
OB1
=(3,0)
,且
BnBn+1
=(3•(
2
3
)n,0)
,其中n∈N*
(1)求
OA2
的坐标,并证明点An在直线y=x+1上;
(2)记四边形AnBnBn+1An+1的面积为an,求an的表达式;
(3)对于(2)中的an,是否存在最小的正整数P,使得对任意n∈N*都有an<P成立?若存在,求P的值;若不存在,请说明理由.
答案

(1)由已知条件得,

A1A2
=(1,1),
A1A2
=
OA2
-
OA1
,∴
OA2
=(1,2)

AnAn+1
=(1,1),∴
OAn+1
-
OAn
=(1, 1)

OAn
=(xnyn),则xn+1-xn=1,yn+1-yn=1

∴xn=0+(n-1)•1=n-1;yn=1+(n-1)•1=n.

即An=(n-1,n)满足方程y=x+1,∴点An在直线y=x+1上.

(2)由(1)得An(n-1,n),

BnBn+1
=
OBn+1
-
OBn
=(3•(
2
3
) n,0),

设Bn(un,vn),则u1=3,v1=0,vn+1-vn=0,∴vn=0,

un+1-un=3•(

2
3
)n,逐差累和得,un=9(1-(
2
3
)n)

Bn(9(1-(

2
3
)n),0).

设直线y=x+1与x轴的交点P(-1,0),则an=S△PAn+1Bn+1-S△PAnBn=

1
2
[10-9(
2
3
)
n+1
](n+1)-
1
2
[10-9(
2
3
)
n
]nan=5+(n-2)(
2
3
)n-1
,n∈N*

(3)由(2)an=5+(n-2)(

2
3
)n-1,n∈N*

an+1-an=[5+(n-1)(

2
3
)n]-[5+(n-2)(
2
3
)
n-1
]=
4-n
3
(
2
3
)n-1

于是,a1<a2<a3<a4=a5,a5>a6>a7>…

数列{an}中项的最大值为a4=a5=5+

16
27
,则P>5
16
27
,即最小的正整数p的值为6,

所以,存在最小的自然数p=6,对一切n∈N*都有an<p成立.

单项选择题
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