- 直线与抛物线的位置关系
- 共364题
一个截面为抛物线形的旧河道(如图1),河口宽AB=4米,河深2米,现要将其截面改造为等腰梯形(如图2),要求河道深度不变,而且施工时只能挖土,不准向河道填土.
(1)建立恰当的直角坐标系并求出抛物线弧AB的标准方程;
(2)试求当截面梯形的下底(较长的底边)长为多少米时,才能使挖出的土最少?
正确答案
(1)如图:以抛物线的顶点为原点,AB中垂线为y轴建立直角坐标系
则A(-2,2),B(2,2)
设抛物线的方程为x2=2Py(P>0),
将点B(2,2)代入得P=1
所以抛物线弧AB方程为x2=2y(-2≤x≤2)
(2)设等腰梯形的腰与抛物线相切于P(t,t2),(不妨t>0)
则过P(t,t2)的切线l的斜率为y′|x=t=t
所以切线l的方程为:y-=t(x-t),即y=tx-
令y=0,得x=,
令y=2,得x=+
,
所以梯形面积S=[2•(
+
)+2•
]•2=2(t+
)≥4
当仅当t=,即t=
时,“=”成立
此时下底边长为2(+
)=3
答:当梯形的下底边长等于3米时,挖出的土最少.
已知抛物线的顶点在原点,x轴为对称轴,若抛物线上一点P与焦点F连线的中点为M(-5,4),求抛物线的方程.
正确答案
由题意知抛物线的焦点一定在x轴的负半轴上,
设其方程为:y2=-2px(p>0),则F(-,0),令P(x0,y0),…(1分)
∵-5=,4=
…(2分)
∴x0=-10,y0=8,即R(
-10,8)…(4分)
代入y2=-2px得64=-2p(-10)…(6分)
∴p2-20p+64=0…(8分)
∴p=4或p=6…(10分)
∴所求抛物线方程为y2=-8x或y2=-32x…(12分)
中国跳水运动员进行10m跳台跳水训练时,身体(看成一点)在空中的运动路线为如图所示坐标系下经过原点O的一条抛物线(图中标出的数据为已知条件).在跳某个规定动作时,正常情况下,该运动员在空中的最高处距水面10m,入水处距池边的距离为4m,同时,运动员在距水面高度为5m或5m以上时,必须完成规定的翻腾动作,并调整好入水姿势,否则就会出现失误.
(1)求这条抛物线的解析式.
(2)在某次试跳中,测得运动员在空中的运动路线是(1)中的抛物线,且运动员在空中调整好入水姿势时,距池边的水平距离为3m,问此次跳水会不会失误?并通过计算说明理由.
(3)要使此次跳水不至于失误,该运动员按(1)中抛物线运行,且运动员在空中调整好入水姿势时,距池边的水平距离至多应为多少?
正确答案
(1)在给定的直角坐标系下,设最高点为A,入水点为B,抛物线的解析式为
y=ax2+bx+c.
由题意知,O、B两点的坐标依次为(0,0)、(2,-10),且顶点A的纵坐标为,c=0,
所以有=
,
4a+2b+c=-10.a=-,
解之得b=,c=0
或a=-,b=-2,c=0.
∵抛物线对称轴在y轴右侧,∴->0.
又∵抛物线开口向下,∴a<0.
∴b>0,后一组解舍去.
∴a=-,b=
,c=0.
∴抛物线的解析式为y=-x2+
x.
(2)当运动员在空中距池边的水平距离为3m时,即x=3
-2=
时,
y=(-)×(
)2+
×
=-
,
∴此时运动员距水面的高为
10-=
<5.
因此,此次跳水会出现失误.
(3)当运动员在x轴上方,即y>0的区域内完成动作并做好入水姿势时,当然不会失误,但很难做到.
∴当y<0时,要使跳水不出现失误,
则应有|y|≤10-5,即-y≤5.
∴有x2-
x≤5,
解得2-≤x≤2+
.
∴运动员此时距池边的距离至多为2+2+=4+
m.
如图是抛物线形拱桥,当水面离桥顶4m时,水面宽8m;
(1)试建立坐标系,求抛物线的标准方程;
(2)若水面上升1m,则水面宽是多少米?
正确答案
(1)如图建立坐标系,设抛物线的标准方程为x2=-2py(p>0),
由已知条件可知,点B的坐标是(4,-4),
代入方程,得42=-2p×(-4),即p=2.
所求抛物线标准方程是x2=-4y.
(2)若水面上升1m,则y=-3,
代入x2=-4y,得x2=-4×(-3)=12,x=±2.
所以这时水面宽为4m.
已知点M是抛物线y2=4x的一点,F为抛物线的焦点,A在圆C:(x-4)2+(y-1)2=1上,则|MA|+|MF|的最小值为______.
正确答案
∵M是抛物线y2=4x上的点
∴准线:x=-1
过点M作MN⊥准线与N
∵|MN|=|MF|
∴|MA|+|MF|=|MA|+|MN|
∵A在圆C:(x-4)2+(y-1)2=1,圆心C(4,1),半径r=1
∴当N,M,C三点共线时
|MA|+|MF|最小
∴(|MA|+|MF|)min=(|MA|+|MN|)min=|CN|-r=5-1=4
∴(|MA|+|MF|)min=4
故答案为4
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