本题导读
本题结合解析几何与数列极限,考查三角形外接圆面积的求解方法。利用点 、 关于 轴对称的几何特征,可快速确定外接圆圆心的位置,进而求出半径及面积的极限。
📌【题干】
Question
(2003年上海卷(理)) 已知点 ,,,其中 为正整数.设 表示 外接圆的面积,则 ________.
🔍【思路分析】
破题导航
- 分析点的几何特征:点 和点 的横坐标均为 0,纵坐标互为相反数,说明线段 在 轴上,且关于 轴垂直平分。
- 确定外接圆圆心位置:根据弦的垂直平分线必过圆心, 外接圆的圆心 必在 轴上。可设圆心坐标为 。
- 建立方程求半径:利用圆心到各顶点的距离相等(),列出关于 的方程,解出 并求出半径 的表达式。
- 求面积及极限:由 得到面积表达式,最后令 求出极限值。
✅【答案】
Success
✍【详细解析】
Abstract
因为 ,, 所以线段 的中点为坐标原点 ,且 轴。 根据圆的几何性质,弦 的垂直平分线为 轴,故 的外接圆圆心 必在 轴上。 设圆心坐标为 ,外接圆半径为 。 根据 ,由两点间距离公式得: 化简得:
将 代入 ,得外接圆面积 为:
利用极限的运算法则,当 时,,且: 因此:
故答案为 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:三角形外接圆圆心的几何确定法(垂直平分线交点);数列极限的基础计算()。
- 核心方法:特值简化思维。在解析几何中,善于利用图形的对称性减小未知数的个数(如直接判定圆心纵坐标为 0),可以极大降低运算量。
- 避坑指南:盲目套用三点求圆的一般方程。若直接将 三点代入圆的一般方程 去解含有 的三元一次方程组,运算极其冗长,容易在中途因符号或分式繁琐而放弃。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 本题考查了解析几何中的圆与微积分初步(极限)的交汇。通过让顶点随 的增大而发生位置演变,考查动态图形的终态特征。
- 结论推广: 当 时,点 ,点 ,点 。此时 退化为线段。但从运动学的角度看,当 极大时,线段 长为 ,以 轴为切线、经过原点及 的圆即为其极限位置。该圆方程为 ,其半径 ,面积 。这种**“先取极限再定圆”**的直观几何法可作为本题的快速秒杀技巧。
🔗【关联脉络】
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