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
(a1+a2+…+an)的值. lim n→∞
答
(Ⅰ)证明:记rn为圆On的半径,
则r1=
tan30°=l 2
l,
3
6
=sin30°=
rn−1−rn
rn−1+rn
.1 2
所以rn=
rn−1(n≥2),1 3
于是a1=π
=
r
1
2
,πl2
12
=(an an−1
)2=rn rn−1
1 9
故{an}成等比数列.
(Ⅱ)因为an=(
)n−1a1(n∈N),1 9
所以
(a1+a2+…+an)=lim n→∞
=a1 1−
1 9
.3πl2
32
答案解析:(Ⅰ)记rn为圆On的半径,
则r1=
tan30°=l 2
l,rn=
3
6
rn−1(n≥2),1 3
于是
=(an an−1
)2=rn rn−1
,1 9
由此可知{an}成等比数列.
(Ⅱ)由an=(
)n−1a1(n∈N),能够导出1 9
(a1+a2+…+an)的值.lim n→∞
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.