本题导读

本题考查利用向量数量积求解动点轨迹方程,以及直线与抛物线相交的综合性质。第一问直接设点,将向量关系坐标化,化简后可得动点 的轨迹是标准的抛物线;第二问通过设出直线方程并与抛物线联立,将向量共线比例系数 转化为点坐标的比值,运用韦达定理求解。

📌【题干】

Question

(2007年福建卷(理)) 如图,已知点 ,直线 , 为平面上的动点,过 作直线 的垂线,垂足为点 ,且 .

(1) 求动点 的轨迹 的方程;

(2) 过点 的直线交轨迹 于 两点,交直线 于点 ,已知 , ,求 的值.

🔍【思路分析】

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  1. 第一问:
  • 设动点 。由于 且 ,可知垂足 的纵坐标与 相同,即 。
  • 分别用坐标写出四个向量: 。
  • 代入已知等式进行数量积坐标化化简,提取出 的抛物线方程。
  1. 第二问:
  • 轨迹 为抛物线 ,焦点为 ,准线为 。

  • 设过焦点 的直线方程为 。

  • 求出直线与准线 的交点 的坐标:令 。

  • 将直线方程与抛物线联立,由韦达定理得到纵坐标和与积的关系。

  • 根据 可知其纵坐标分量同样满足比例,故 。同理写出 ,并进行化简。

✅【答案】

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待补

✍【详细解析】

Abstract

解:(1)设动点 的坐标为 。 因为过点 作直线 的垂线,垂足为 ,所以点 的坐标为:

已知各定点与动点坐标,依次写出相关向量的坐标表示:

将各向量代入已知等式 中进行数量积计算: 展开化简两边多项式: 移项合并同类项,归拢可得:

所以,动点 的轨迹 的方程为 (为以 为焦点,直线 为准线的抛物线)。

(2)由题意,过焦点 的直线若斜率不存在(即 ),则直线不与准线 相交,不合题意。 因此,设过焦点 的直线方程为:

将直线方程 与准线方程 联立,求交点 的坐标: 故点 的坐标为 。

将直线方程与抛物线方程 联立: 设交点坐标为 ,由韦达定理可得:

根据平面向量数乘共线定理,由 可知,其对应的 轴纵坐标分量亦满足相同的代数比例关系(且 ): 同理,由 可得:

要求解 的值,将两式累加展开: 对括号内部进行同分通分:

将 以及①式中的韦达定理代数式整体代入上式中:

所以, 的值为 0。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:向量坐标建系代入化简法、直线与抛物线联立的“设而不求”韦达定理模型、向量共线转化为对应纵坐标比值。
  2. 核心方法:纵坐标单变量代换法。
  3. 避坑指南:
  • 在处理第二问的向量关系式 时,最不易出错的做法就是直接提取其 轴纵坐标分量进行计算。这样可以彻底避开复杂的 轴二次方项交叉乘积, 只需要利用一阶的 结合分式通分即可在一分钟内实现消元化简, 属于解析几何的大道至简捷径。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题考查平面向量的数量积运算、抛物线的定义与标准方程,是福建卷(理)解答题的高频命题方向,同型题见下方类题演练。
  2. 变式思考:本题的核心步骤(坐标代数直接法、联立方程韦达定理法)可迁移到同类问题——若改变题设条件(如更换数值或几何对象),解法框架不变,重在把握「条件→目标」的转化路径。
  3. 知识关联:平面向量的数量积运算、抛物线的定义与标准方程相互关联,解答中综合运用了坐标代数直接法、联立方程韦达定理法,建议结合知识锚点中的对应专题系统梳理。

🔗【关联脉络】

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