- 抛物线的标准方程及图象
- 共391题
如图,设抛物线方程为x2=2py(p>0),M为直线y=-2p上任意一点,过M引抛物线的切线,切点分别为A,B。
(1)求证:A,M,B三点的横坐标成等差数列;
(2)已知当M点的坐标为(2,-2p)时,|AB|=,求此时抛物线的方程;
(3)是否存在点M,使得点C关于直线AB的对称点D在抛物线x2=2py(p>0)上,其中,点C满足(O为坐标原点),若存在,求出所有适合题意的点M的坐标;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(1)由题意设
由得
,则
所以
因此直线MA的方程为
直线MB的方程为
所以 ①
②
由①、②得
因此,即
所以A、M、B三点的横坐标成等差数列。
(2)解:由(1)知,当x0=2时,将其代入①、②并整理得:
,
所以,x1、x2是方程的两根,
因此
又
所以
由弦长公式得
又,
所以p=1或p=2,
因此所求抛物线方程为或
。
(3)解:设D(x3,y3),由题意得C(x1+ x2,y1+ y2),
则CD的中点坐标为
设直线AB的方程为
由点Q在直线AB上,并注意到点也在直线AB上,
代入得
若D(x3,y3)在抛物线上,则
因此,x3=0或x3=2x0即D(0,0)或
(i)当x0=0时,则,此时,点M(0,-2p)适合题意;
(ii)当,对于D(0,0),此时
又,AB⊥CD,
所以
即矛盾
对于,因为
此时直线CD平行于y轴,
又
所以,直线AB与直线CD不垂直,与题设矛盾,
所以时,不存在符合题意的M点
综上所述,仅存在一点M(0,-2p)适合题意。
(选做题)已知极坐标系的极点与直角坐标系的原点重合,极轴与直角坐标系的x轴的正半轴重合.
设点O为坐标原点,直线(参数t∈R)与曲线C的极坐标方程为ρsin2θ=4cosθ.(1)求直线l与曲线C的普通方程;
(2)设直线L与曲线C相交于A,B两点,求证:.
正确答案
解:( I)∵直线(参数t∈R),
∴x=y+4,
∴直线l:y=x﹣4,
∵曲线C的极坐标方程为ρsin2θ=4cosθ.
∴曲线C的极坐标方程为ρ2sin2θ=4ρcosθ.
曲线C:y2=4x,
( II)设A(x1,y1),B(x2,y2),
由消去y得x2﹣12x+16=0,
∴x1+x2=12,x1x2=16,
∴y1y2=(x1﹣4)(x2﹣4)=x1x2﹣4(x1+x2)+16
∴=x1 x2+y1 y2=2x1 x2﹣4(x1+x2)+16=0.
在平面直角坐标系xOy中,直线l:x=-2交x轴于点A,设P是l上一点,M是线段OP的垂直平分线上一点,且满足∠MPO=∠AOP。
(1)当点P在l上运动时,求点M的轨迹E的方程;
(2)已知T(1,-1),设H是E上动点,求|HO|+|HT|的最小值,并给出此时点H的坐标;
(3)过点T(1,-1)且不平行于y轴的直线l1与轨迹E有且只有两个不同的交点,求直线l1的斜率k的取值范围。
正确答案
解:(1)如图,设MQ为线段OP的垂直平分线,交OP于点Q,
∵
∴
∴,即
另一种情况(如图2),即点M和A位于OP的同侧
因为MQ为线段OP的垂直平分线
∴
又∵
∴
因此M在x轴上,此时,记M(x,0),设P(-2,a)为l上任意点(a∈R)
由即
得
∴点M(x,0)的轨迹方程为y=0,x≤-1②
综合①②得,点M的轨迹E的方程为;
(2)由(1)知,轨迹E的方程由E1和E2两部分组成
当时,过T做垂直于L的直线,垂足为T′,交E1于点
再过H做垂直于L的直线,交l于H
∴
∴(该等号仅当H′与T′重合(或H与D重合)时取得)
当时,则
综合可得的最小值为3,此时点H
;
(3)由图3可知,直线l1的斜率k不可能为0
设
∴,代入E1的方程得
∴
∴l1与E中的E1有且仅有两个不同的交点
又由E2和l1的方程可知,若l1与E2有交点
则此交点的坐标为,且
,即当
时l1与E2有唯一交点
从上可知l1与E有三个不同的交点
∴直线l1斜率k的取值范围是。
已知抛物线C:y2=mx(m≠0)的准线与直线l:kx-y+2k=0(k≠0)的交点M在x轴上,与C交于不同的两点A、B,线段AB的垂直平分线交x轴于点N(p,0)。
(1)求抛物线C的方程;
(2)求实数p的取值范围;
(3)若C的焦点和准线为椭圆Q的一个焦点和一条准线,试求Q的短轴的端点的轨迹方程。
正确答案
解:(1)因为点M在x轴上,令y=0代入,解得x=-2,
所以M(-2,0),
所以抛物线C:的准线为x=-2=
,
所以m=8
所以抛物线C的方程为。
(2)由消去x得
,
∴
∴,
∴AB的中垂线方程为
令y=0得
∵
∴。
(3)∵抛物线焦点F(2,0),准线x=-2
∴x=-2是Q的左准线
设Q的中心为O′(x,0),则短轴端点为(x,±y)
①若F为左焦点,则c=x-2>0,b=|y|
∴a2=b2+c2=(x-2)2+y2
依左准线方程有,
∴
即y2=4(x-2) (x>2) ;
②若F为右焦点,则0<x<2,故c=2-x,b=|y|
∴a2=b2+c2=(2-x)2+y2
依左准线方程有
即
化简得2x2-4x+y2=0
即(0<x<2,y≠0)。
已知抛物线C:y2=2px(p>0),F为抛物线C的焦点,A为抛物线C上的动点,过A作抛物线准线l的垂线,垂足为Q。
(1)若点P(0,2)与点F的连线恰好过点A,且∠PQF=90°,求抛物线方程;
(2)设点M(m,0)在x轴上,若要使∠MAF总为锐角,求m的取值范围。
正确答案
解:(1)由题意知:|AQ|=|AF|,
∵∠PQF=90°,
∴A为PF 的中点,
∵
∴,且点A在抛物线上,代入得
所以抛物线方程为。
(2)设A(x,y),y2=2px,根据题意
∠MAF为锐角且
∵y2=2px,
所以得对x≥0都成立
令
都成立
①若,即
时,只要使
成立
整理得,且
所以
②若,即
只要使成立,得m>0
所以
由①②得m的取值范围是0<m<,且
。
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