Câu 20 trang 143 SGK Đại số và Giải tích 11 Nâng cao

LG a

 Gọi p₁, phương pháp, …, p_n, … là độ dài của H₁, H₂, …, H_n, … . Chứng minh rằng (p_n) là một cấp số nhân. Tìm limp_n.

Giải chi tiết:

Số cạnh của H_n là 3.4ⁿ.

Độ dài mỗi cạnh của H_nlà  \({a \over {{3^n}}}\)

Do đó độ dài của H­­_nlà  \({p_n} = {3.4^n}.{a \over {{3^n}}} = 3a{\left( {{4 \over 3}} \right)^n}\)

Vậy dãy số (p_n) là một cấp số nhân và  \(\lim {p_n} = + \infty \)

LG b

Gọi S_n là diện tích của miền giới hạn bởi đường gấp khúc H_n. Tính S_n và tìm giới hạn của dãy số (S_n).

Hướng dẫn : Số cạnh của H_n là 3.4ⁿ. Tìm độ dài mỗi cạnh của H_n, từ đó tính p_n. Để tính S_n cần chú ý rằng muốn có H_n+1 chỉ cần thêm vào một tam giác đều nhỏ trên mỗi cạnh của H_n.

Giải chi tiết:

 Diện tích tam giác ABC cạnh a là  \(S = {{{a^2}\sqrt 3 } \over 4}\)

\(\eqalign{
& {S_1} – S = 3.\left( {{S \over 9}} \right) = {S \over 3}, \cr 
& {S_2} – {S_1} = 4.3.\left( {{S \over {{9^2}}}} \right) = {S \over 3}.\left( {{4 \over 9}} \right) \cr 
& {S_3} – {S_2} = {4^2}.3.\left( {{S \over {{9^3}}}} \right) = {S \over 3}.{\left( {{4 \over 9}} \right)^2} \cr} \)

Bằng phương pháp qui nạp, ta được :

\({S_n} = {S_{n – 1}} = {4^{n – 1}}.3.\left( {{S \over {{9^n}}}} \right) = {S \over 3}.{\left( {{4 \over 9}} \right)^{n – 1}}\)

Cộng từng vế n đẳng thức trên, ta được :

\({S_n} – S = {S \over 3} + {S \over 3}.\left( {{4 \over 9}} \right) + {S \over 3}.{\left( {{4 \over 9}} \right)^2} + … + {S \over 3}.{\left( {{4 \over 9}} \right)^{n – 1}}\,\,\left( 1 \right)\)

Vế phải của (1) là tổng của n số hạng đầu tiên của cấp số nhân lùi vô hạn có số hạng đầu là \({S \over 3}\) và công bội là \({4 \over 9}\). Tổng của cấp số nhân này là :

\(\left( {{S \over 3}} \right).{1 \over {1 – {4 \over 9}}} = {{3S} \over 5}\)

Do đó  \(\lim \left( {{S_n} – S} \right) = {{3S} \over 5}\)

Suy ra  \(\lim {S_n} = {{3S} \over 5} + S = {{8S} \over 5} = {8 \over 5}.{{{a^2}\sqrt 3 } \over 4} = {{2\sqrt 3 } \over 5}{a^2}\)

Sachgiaihay.com