如图,在边长为l的等边△ABC中,圆O1为△ABC的内切圆,圆O2与圆O1外切,且与AB,BC相切,…,圆On+1与圆On外切,且与AB,BC相切,如此无限继续下去.记圆On的面积为an(n∈N).(Ⅰ)证明{an}是等比数列;(Ⅱ)求limn→∞(a1+a2+…+an)的值.

问题描述:

如图,在边长为l的等边△ABC中,圆O1为△ABC的内切圆,圆O2与圆O1外切,且与AB,BC相切,…,圆On+1与圆On外切,且与AB,BC相切,如此无限继续下去.记圆On的面积为an(n∈N).
(Ⅰ)证明{an}是等比数列;
(Ⅱ)求

lim
n→∞
(a1+a2+…+an)的值.

(Ⅰ)证明:记rn为圆On的半径,
r1

l
2
tan30°=
3
6
l,
rn−1rn
rn−1+rn
=sin30°=
1
2

所以rn
1
3
rn−1(n≥2)

于是a1=π
r
1
2
πl2
12

an
an−1
=(
rn
rn−1
)2
1
9

故{an}成等比数列.
(Ⅱ)因为an=(
1
9
)n−1a1(n∈N)

所以
lim
n→∞
(a1+a2+…+an)=
a1
1−
1
9
l2
32

答案解析:(Ⅰ)记rn为圆On的半径,
r1
l
2
tan30°=
3
6
l
rn
1
3
rn−1(n≥2)

于是
an
an−1
=(
rn
rn−1
)2
1
9

由此可知{an}成等比数列.
(Ⅱ)由an=(
1
9
)n−1a1(n∈N)
,能够导出
lim
n→∞
(a1+a2+…+an)的值.
考试点:极限及其运算;等比关系的确定.
知识点:本题主要考查数列、数列极限、三角函数等基本知识,解题时要注意提高逻辑思维能力.