1709

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已知一系列椭圆 Mn:x2an2+y2=1 (an>1) 的右焦点为 Fn(cn,0), 上顶点为 B, cn+1>cn, ΔFnBFn+1 是等腰三角形 (n=1,2,), a1=2.

  1. 求椭圆 M2 的方程;
  2. 求数列 {an} 的通项公式;
  3. 若数列 {an} 的前 n 项和为 Sn, 若对任意的 nN+, 都有 kSnanm (k,mN+), 求 mk 的最小值.

因为 BFnFn+1>90, 所以 ΔFnBFn+1 是钝角三角形, 因此只有 BFn=FnFn+1, 也即 cn+1cn=an.

  1. 由于 c1=1, c2=a1+c1=1+2, 所以 a22=1+c22=4+22, 这样 M2:x24+22+y2=1.
  2. 我们把递推式全部换成 a: (*)an+121=an21+an.an=1sinθn (θn(0,π2)), 则代入得 1tanθn+1=1+cosθnsinθn=1tanθn2, 于是 θn+1=12θn. 而 sinθ1=22θ1=π4, 所以 θn=π2n+1.
    所以 an=1sinπ2n+1.
  3. (*) 累加得 an+121=a121+Sn, 于是 Snan=sinθn(1tanθn+11)=sin2θn+1(1tanθn+11)=2cos2θn+1sinθn=1+cosθnsinθn=1+2cos(θn+π4). 因为 θn(0,π4], 所以 Snan[1,2), 所以 mk 的最小值是 21=1.