## 19.(本小题满分12分) 如图,从点 P _ 1…——2011 高考数学第 19 题答案解析

2011_省自主命题(陕西)

2011 陕西 第 19 题 解答题 区分题
2011_省自主命题(陕西)

19.(本小题满分12分)

如图,从点 $P _ { 1 } ( 0 , 0 )$ 做x轴的垂线交曲线 $y = e ^ { x }$ 于点 $\mathcal { Q } _ { 1 } ( 0 , 1 )$ ,曲线在 $\mathcal { Q } _ { 1 }$ 点处的切线与x轴交于点 $P _ { 2 }$ ,再从 $P _ { 2 }$ 做x轴的垂线交曲线于点 $Q _ { 2 }$ ,依次重复上述过程得到一系列点:

$P _ { 1 } , Q _ { 1 } ; P _ { 2 } , Q _ { 2 } . . . . . . ; P _ { n } , \mathcal { Q } _ { n }$ , 记 $P _ { \ k }$ 点的坐标为 $( x _ { k } , 0 ) ( k = 1 , 2 , . . . , n )$

(Ⅰ)试求 $x _ { \imath }$ 与 $x _ { k - 1 }$ 的关系 $( 2 \leq k \leq n )$

( Ⅱ)求 $\left| P _ { 1 } \boldsymbol { { \mathcal { Q } } } _ { 1 } \right| + \left| P _ { 2 } \boldsymbol { { \mathcal { Q } } } _ { 2 } \right| + \left| P _ { 3 } \boldsymbol { { \mathcal { Q } } } _ { 3 } \right| + \ldots + \left| P _ { n } \boldsymbol { { \mathcal { Q } } } _ { n } \right|$

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【分析】(1)根据函数的导数求切线方程,然后再求切线与x轴的交 点坐标;(2)尝试求出通项 $P _ { n } Q _ { n } \mid$ 的表达式,然后再求和

【解】(Ⅰ)设 $P _ { k - 1 } ( x _ { k - 1 } , 0 )$ ,由 $y ^ { \prime } = e ^ { x }$ 得 $Q _ { k - 1 } ( x _ { k - 1 } , e ^ { x _ { k - 1 } } )$ 点处切线方程为

$$ y - e ^ { x _ { k - 1 } } = e ^ { x _ { k - 1 } } ( x - x _ { k - 1 } ) $$

由 y = 0得 $x _ { k } = x _ { k - 1 } - 1 ( 2 \leq k \leq n )$

( Ⅱ) $x _ { 1 } = 0 , x _ { k } - x _ { k - 1 } = - 1$ ,得 $x _ { k } = - ( k - 1 )$

$$ \left| P _ { k } Q _ { k } \right| = e ^ { x _ { k } } = e ^ { - ( k - 1 ) } $$

$$ S _ { n } = \left| P _ { 1 } \mathcal { Q } _ { 1 } \right| + \left| P _ { 2 } \mathcal { Q } _ { 2 } \right| + \left| P _ { 3 } \mathcal { Q } _ { 3 } \right| + . . . + \left| P _ { n } \mathcal { Q } _ { n } \right| $$

$$ = 1 + e ^ { - 1 } + e ^ { - 2 } + . . . + e ^ { - ( n - 1 ) } = { \frac { 1 - e ^ { - n } } { 1 - e ^ { - 1 } } } = { \frac { e - e ^ { 1 - n } } { e - 1 } } $$

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