本题导读

本题考查利用曲线定义与几何性质求抛物线轨迹方程,以及直线与抛物线相交时向量数量积小于零(即钝角/反向)恒成立问题的参数范围求解。

📌【题干】

Question

(2010年湖北卷(理)) 已知一条曲线 在 轴的右边, 上每一点到点 的距离减去它到 轴距离的差都是 1.

(1) 求曲线 的方程;

(2) 是否存在正数 ,对于过点 且与曲线 有两个交点 的任一直线,都有 ?若存在,求出 的取值范围;若不存在,请说明理由.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. (1) 设 上任意一点为 (其中 ),根据到点 的距离为 ,到 轴距离为 ,根据题意列出方程 ,化简得到抛物线方程。
  2. (2) 设过 的直线方程为 (或 ),联立抛物线方程得到关于 的一元二次方程,确保判别式 。
  3. 利用韦达定理写出 与 ,展开向量数量积 ,令其对任意满足条件的 都小于 0,从而导出关于 的不等式范围。

✅【答案】

点击查看答案

曲线𝐶的方程为𝑦2=4𝑥(𝑥>0);存在这样的正数𝑚,其取值范围为3−√5<𝑚<3+√5.

✍【详细解析】

Abstract

(1) 设 为曲线 上任意一点. 因为曲线 在 轴右侧,所以 ,点 到 轴的距离为 . 根据题意得: 移项得 . 两边平方得: 展开并化简得: 因为 ,满足曲线 在 轴右侧的条件(且原点 处需除去,即 ). 故曲线 的方程为: ().

(2) 存在符合条件的正数 .

设过点 () 且与抛物线 交于 两点的直线方程为: (若直线斜率存在,设为 ,当 时直线与抛物线仅有 1 个交点,不合题意;故设 可包含斜率不存在的情况且避免讨论斜率是否为 0).

联立直线与抛物线方程:

因为直线与抛物线有两个交点 ,所以判别式: 由于 ,对任意实数 , 恒成立,故直线与抛物线恒有两个交点.

由韦达定理得: 由 ,,可得:

已知 ,则 ,. 计算向量数量积: 代入 得:

题意要求对任意实数 ,都有 ,即: 要使该式对任意 恒成立,由于 (当 时取得最小值 ), 因此必须且只需: 解方程 ,得 . 故方程 的解集为:

因为 ,满足 的要求.

故存在满足条件的正数 ,其取值范围是 .

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:抛物线的标准方程求法、直线与圆锥曲线的联立、韦达定理、向量数量积与不等式恒成立问题。
  2. 核心方法:设直线为 以避免讨论斜率不存在;将 转化为关于 的二次不等式恒成立问题。
  3. 避坑指南:(1) 设直线时若设为 ,需单独讨论斜率不存在(垂直于 轴)及斜率为 0 的情况;(2) 第 (2) 问中“对任意 恒成立”转化为 恒成立时,最小值点在 处,不能误用 计算。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:源于人教A版选修2-1第二章《圆锥曲线与方程》抛物线定义与直线位置关系的压轴综合题。
  2. 结论推广:对抛物线 ,过对称轴上定点 作直线交抛物线于 ,点 为焦点,若 恒成立,其临界点满足 。

🔗【关联脉络】

Multi column