本题导读
本题考查抛物线的几何性质,以及直线与抛物线的位置关系。
📌【题干】
Question
(2012年北京卷(理)) 在直角坐标系 中,直线 过抛物线 的焦点 ,且与该抛物线相交于 两点,其中点 在 轴上方.若直线 的倾斜角为 ,则 的面积为 .
🔍【思路分析】
破题导航
- 确定抛物线基本量:根据抛物线标准方程 ,计算出 ,进而写出焦点 的坐标。
- 构建直线方程:根据直线过焦点且倾斜角为 ,利用斜率 写出点斜式方程。
- 联立方程求交点:将直线方程与抛物线方程联立,解出关于 的一元二次方程。由于点 在 轴上方,其纵坐标 ,由此锁定点 的纵坐标。
- 计算面积:在 中,以线段 为底边(其长为焦点横坐标),点 的纵坐标 恰好为该底边上的高。利用面积公式 求解。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
第一步:确定焦点坐标与直线方程
已知抛物线标准方程为 ,其开口向右。 由 ,可得焦点 的坐标为: 线段 的长度满足:
直线 经过焦点 ,且倾斜角 。则直线的斜率 为: 根据点斜式公式,直线 的方程为 ,整理得:
第二步:联立方程组求解点 的纵坐标
为了减小计算量,由 ② 式可反解出 ,将其代入抛物线方程 中:
利用求根公式求解该关于 的一元二次方程:
解得两个根:
由于题目限定点 落在 轴上方,其纵坐标必须严格大于 0,故舍去负根。 由此确定点 的纵坐标为:
第三步:计算三角形面积
在 中,选择落在 轴上的线段 作为底边,则由 ① 式知底边长 。 此时,点 到 轴的垂直距离(即对应底边 的高线 )恰好等于点 的纵坐标 。 代入三角形面积计算公式:
故答案为:。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:抛物线核心参数的识别;直线与圆锥曲线方程的代换联立;解析几何中三角形的高线转化。
- 核心方法:反常消元法(反解 联立关于 的方程,直接获取高度值)。
- 避坑指南:
- 联立方程时,若习惯性消去 得到关于 的方程 ,随后仍需通过 计算出 ,多了一步根式开方运算。在求面积、距离等与纵向高度相关的题型中,优先联立得到关于 的方程是最有效的提速技巧。
- 必须注意“点 在 轴上方”的限制条件,准确实施二选一的根式符号筛选。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 本题为2012年北京卷高考理科数学第12题,属于解析几何大类中的中档填空题,考查焦点弦延伸图形的面积度量性质。
- 结论推广: 对于标准抛物线 ,若过焦点的割线倾斜角为 ,其与抛物线在第一象限的交点为 。 的面积可推广为如下不变量确定模型: 由抛物线几何焦点弦性质可推导得出,点 的纵坐标通式为 。 从而其三角形面积公式可直接显化为仅与参数 相关的结构: 本题中 ,直接代入推广通式: (注:标准联立方程结果已确证 ,直接应用面积不变量计算结构复核无误。)
🔗【关联脉络】
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