- 直线与抛物线的位置关系
- 共364题
如图,己知矩形ABCD的两个顶点A、D位于x轴上,另两个顶点B、C位于抛物线y=4-x2在x轴上方的曲线上,求这个矩形ABCD面积的最大值.
正确答案
设点B(x,4-x2)(O<x≤2)…(1分)
则S=2x(4-x2)=2x3+8x…(3分)
∴S′=-6x2+8,∴S′=-6x2+8=0即x=
所以x=时,S=2x3+8x取得最大值为
即矩形ABCD面积的最大值是…(14分)
设A(x1,y1).B(x2,y2)两点在抛物线y=2x2上,l是AB的垂直平分线.
1)当且仅当x1+x2取何值时,直线l经过抛物线的焦点F?证明你的结论;
2)当直线l的斜率为2时,求l在y轴上截距的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)∵抛物线y=2x2,即x2=,∴p=
,
∴焦点为F(0,)
(1)直线l的斜率不存在时,显然有x1+x2=0
(2)直线l的斜率存在时,设为k,截距为b
即直线l:y=kx+b由已知得:
⇒⇒
⇒x12+x22=-+b≥0⇒b≥
.
即l的斜率存在时,不可能经过焦点F(0,)
所以当且仅当x1+x2=0时,直线l经过抛物线的焦点F
(II)设直线l的方程为:y=2x+b,
故有过AB的直线的方程为y=-x+m,代入抛物线方程有2x2+
x-m=0,得x1+x2=-
.
由A、B是抛物线上不同的两点,于是上述方程的判别式△=+8m>0,也就是:m>-
.
由直线AB的中点为(,
)=(-
,
+m),
则+m=-
+b,于是:b=
+m>
-
=
.
即得l在y轴上的截距的取值范围是(,+∞).
设抛物线C:y=x2-2m2x-(2m2+1)(m∈R),
(1)求证:抛物线C恒过x轴上一定点M;
(2)若抛物线与x轴的正半轴交于点N,与y轴交于点P,求证:PN的斜率为定值;
(3)当m为何值时,△PMN的面积最小?并求此最小值.
正确答案
(1)由y=x2-2m2x-(2m2+1)得
y=x2-2m2(x-1)-1
令x-1=0,即x=1,则无论m为何值,总有y=12-0-1=0.即抛物线恒过(1,0).
(2)令y=0,有[x-(2m2+1)](x+1)=0,解得x=2m2+1或x=-1,由于-1<0,故n点坐标为(2m2+1,0).
令x=0,得y=-(2m2+1),即p点坐标为(0,-(2m2+1)).
故pn的斜率==1为定值.
(3)依题得mn为三角形PMN的底,P点纵坐标的长度为三角形PMN的高.且
mn=2m2+1-1=2m2p点纵坐标的长度=2m2+1
故S△PMN=•2m2•(2m2+1)=2m4+m2,故当m=0时,三角形PMN面积有最小值0
如图,一水渠的横断面是抛物线形,O是抛物线的顶点,口宽EF=4米,高3米
(1)建立适当的直角坐标系,求抛物线方程.
(2)现将水渠横断面改造成等腰梯形ABCD,要求高度不变,只挖土,不填土,求梯形ABCD的下底AB多大时,所挖的土最少?
正确答案
(1)如图以O为原点,AB所在的直线为X轴,建立平面直角坐标系,
则F(2,3),设抛物线的方程是x2=2py(p>0)
因为点F在抛物线上,所以4=2p×3,p=
所以抛物线的方程是x2=y(5分)
(2)等腰梯形ABCD中,AB∥CD,线段AB的中点O是抛物线的顶点,AD,AB,BC分别与抛物线切于点M,O,N
y'=x,设N(x0,y0),x0>0,,
则抛物线在N处的切线方程是y-y0=x0(x-x0),所以B(
x0,0)C(
,3),(10分)
梯形ABCD的面积是S=(x0+
)×3=
(2x0+
)=3(x0+
)≥6
,等号当且仅当x0=
时成立,
答:梯形ABCD的下底AB=米时,所挖的土最少(12分)
某隧道横截面由抛物线及矩形的三边组成,尺寸如图,某卡车空车时可以通过该隧道,现载一集装箱,箱宽3米,车与箱共高4.5米,问此车能否通过此隧道?请说明理由.
正确答案
以隧道横断面抛物线的顶点为原点,以抛物线的对称轴为y轴,建立直角坐标系,
如图,
设抛物线对应的函数关系式y=ax2+bx+c,
因为抛物线的顶点为原点,
所以抛物线过点(0,0),
代入得c=0;
隧道宽6m,高5m,矩形的高为2m,
所以抛物线过点[-3,-(5-2)]和[3,-(5-2)],
代入得-3=9a-3b和-3=9a+3b,
解得a=-,b=0.
所以y=-.
如果此车能通过隧道,集装箱处于对称位置,
将x=1.5代入抛物线方程,
得y=-0.75,
此时集装箱角离隧道的底为5-0.75=4.25米,不及车与箱总高4.5米,
即4.25<4.5.
从而此车不能通过此隧道.
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