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第4题

设 P1P_1、P3P_3 为固定点。P2P_2 在过 P3P_3 且垂直于 P1P3P_1P_3 的直线上运动。定义 Pn+1P_{n+1} 为从 PnP_n 到直线 Pn−1Pn−2P_{n-1}P_{n-2} 的垂足。证明该数列收敛到一点 PP,并求 P2P_2 变化时 PP 的轨迹。
第 1/5 步:证明嵌套与收敛
PnPn+1Pn+2⊂Pn−1PnPn+1P_nP_{n+1}P_{n+2}\subset P_{n-1}P_nP_{n+1}
详细分析

垂足构造使每个三角形 PnPn+1Pn+2P_nP_{n+1}P_{n+2} 位于前一个三角形 Pn−1PnPn+1P_{n-1}P_nP_{n+1} 内。所有这些三角形相似,且大小趋于零。因此嵌套闭三角形只有一个公共点 PP,并且 Pn→PP_n\to P。