问题 解答题
过点P(1,0)作曲线C:y=xk(x∈(0,+∞),k∈N*,k>1)的切线,切点为M1,设M1在x轴上的投影是点P1;又过点P1作曲线C的切线,切点为M2,设M2在x轴上的投影是点P2;…;依此下去,得到一系列点M1,M2,…Mn,…;设它们的横坐标a1,a2,…,
an…构成数列为{an}.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)求证:an≥1+
n
k-1

(Ⅲ)当k=2时,令bn=
n
an
,求数列{bn}的前n项和Sn
答案

(Ⅰ)对y=xk求导数,

得y′=kxk-1

点是Mn(an,ank)的切线方程是y-ank=kank-1(x-an).…(2分)

当n=1时,切线过点P(1,0),

即0-a1k=ka1k-1(1-a1),

a1=

k
k-1

当n>1时,切线过点Pn-1(an-1,0),

即0-ank=kank-1(an-1-an),

an
an-1
=
k
k-1

所以数列{an}是首项a1=

k
k-1
,公比为
k
k-1
的等比数列,

所以数列{an}的通项公式为an=(

k
k-1
)n,n∈N*.…(4分)

( II)应用二项式定理,得an=(

k
k-1
)n=(1+
1
k-1
)n=
C0n
+
C1n
1
k-1
+
C2n
(
1
k-1
)2+…+
Cnn
(
1
k-1
)n≥1+
n
k-1
.…(8分)

( III)当k=2时,an=2n

数列{bn}的前n项和Sn=

1
2
+
2
22
+
3
23
+…+
n
2n

同乘以

1
2
,得
1
2
Sn
=
1
22
+
2
23
+
3
24
+…+
n
2n+1

两式相减,…(10分)

1
2
Sn=
1
2
+
1
22
+
1
23
+…+
1
2n
-
n
2n+1
=
1
2
(1-
1
2n
)
1-
1
2
-
n
2n+1
=1-
1
2n
-
n
2n+1

所以Sn=2-

n+2
2n
.…(12分)

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