记原点为点 ${P_1}\left( {{x_1} , {y_1}} \right)$,由点 ${P_1}$ 向三次函数 $y = {x^3} -3a{x^2} + bx$($a\neq 0$)的图象(记为曲线 $C$)引切线,切于不同于点 ${P_1}$ 的点 ${P_2}\left( {{x_2} , {y_2}} \right)$,再由点 ${P_2}$ 引此曲线 $C$ 的切线,切于不同于点 ${P_2}$ 的点 ${P_3}\left( {{x_3} , {y_3}} \right)$.如此继续作下去,得到点列 $\left\{ {{P_n}\left( {{x_n} , {y_n}} \right)} \right\}$.试回答下列问题:
【难度】
【出处】
【标注】
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    数列的递推公式
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    利用导数研究函数的性质
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    利用导数研究函数的切线
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    三次函数的图象与性质
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    三次函数的对称性
  1. 求数列 $\{x_n\}$ 的递推公式与初始值;
    标注
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    答案
    数列 $\{x_n\}$ 的递推公式为$$x_n=\dfrac{x_{n-1}+x_{n-2}}2,n\geqslant 3\land n\in\mathbb N^*,$$初始值 $x_1=0$,$x_2=\dfrac 32a$
    解析
    根据已知,联立 $P_1$ 出发的切线方程与曲线 $C$ 的方程,得$$(x-x_1)(x-x_2)^2=0,$$又 $x_1=0$,切线方程只能改变左边三次式的一次项和常数项,于是可得 $x_2=\dfrac 32a$.进而由三次函数的切割线性质推论1,可得$$\forall n\geqslant 3\land n\in\mathbb N^*,2x_n=x_{n-1}+x_{n-2}.$$于是数列 $\{x_n\}$ 的递推公式为$$x_n=\dfrac{x_{n-1}+x_{n-2}}2,n\geqslant 3\land n\in\mathbb N^*,$$初始值 $x_1=0$,$x_2=\dfrac 32a$.
  2. 求 $\lim\limits_{n \to+ \infty } {x_n}$,并指出点列 $\{P_n\}$ 的极限位置在何处?
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    答案
    $(a,-2a^3+ab)$
    解析
    由数列的递推公式不难得到通项$$x_n=a\cdot\left[1-\left(-\dfrac 12\right)^{n-1}\right],n\in\mathbb N^*,$$于是$$\lim_{n\to +\infty}x_n=a.$$因此点列 $\{P_n\}$ 的极限位置为 $(a,-2a^3+ab)$,也就是三次函数的对称中心.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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