问题 解答题
设数列{an}的前n项和Sn=na+n(n-1)b,(n=1,2,…),a、b是常数且b≠0.
(1)证明:以(an
Sn
n
-1)为坐标的点Pn(n=1,2,…)都落在同一条直线上,并写出此直线的方程.
(2)设a=1,b=
1
2
,圆C是以(r,r)为圆心,r为半径的圆(r>0),在(2)的条件下,求使得点P1、P2、P3都落在圆C外时,r的取值范围.
答案

(1)证明:∵b≠0,对于n≥2,有

(
Sn
n
-1)-(
S1
1
-1)
an-a1
=
na+n(n-1)b
a
-a
a+2(n-1)b-a
=
(n-1)b
2(n-1)b
=
1
2

∴所有的点Pn(an

Sn
n
-1)(n=1,2,…)都落在通过P1(a,a-1)且以
1
2
为斜率的直线上.

  由点斜式,此直线方程为y-(a-1)=

1
2
(x-a),即x-2y+a-2=0

  (2)当a=1,b=

1
2
时,
Sn
n
-1
=a+(n-1)b=
n-1
2

∴Pn的坐标为(n,

n-1
2
),使P1(1,0)、P2(2,
1
2
)、P3(3,1)都落在圆C外的条件是

   ①②③

(r-1)2+r2r2
(r-2)2+(r-
1
2
)2r2
(r-3)2+(r-1)2r2
(r-1)2>0
r2-5r+
17
4
>0
r2-8r+10>0

由不等式①,得r≠1

由不等式②,得r<

5
2
-
2
或r>
5
2
+
2

由不等式③,得r<4-

6
或r>4+
6

再注意到r>0,1<

5
2
-
2
<4-
6
5
2
+
2
<4+
6

故使P1、P2、P3都落在圆C外时,r的取值范围是(0,1)∪(1,

5
2
-
2
)∪(4+
6
,+∞).

多项选择题
单项选择题