本题导读
本题考查抛物线的标准方程与焦半径,以及极坐标方程与圆锥曲线。
📌【题干】
Question
(2011年湖北卷(理))
将两个顶点在抛物线 () 上,另一个顶点是此抛物线焦点的正三角形个数记为 ,则 ()
A. B. C. D.
🔍【思路分析】
破题导航
- 以焦点 为极点建立极坐标系,利用抛物线焦半径极坐标方程 。
- 焦点为正三角形顶点,则另两点到焦点的距离相等且两射线夹角为 ,即 。
- 求解关于 的三角方程,确定在 范围内的几何构型解的个数。
✅【答案】
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C
✍【详细解析】
Abstract
以抛物线的焦点 为极点, 轴正半轴为极轴建立极坐标系. 抛物线的极坐标方程为: . 设抛物线上两点为 ,,使得 为正三角形, 则必有 且 , 即 且 (不妨设 ). 代入极坐标方程得: . 由余弦函数性质可知: (). 在 内,存在两个本质不同的取值:
- 当 时,,,此时 关于 轴对称且开口向右,构成 1 个正三角形;
- 当 时,,,此时两射线同样关于 轴对称(指向开口相反方向),其对应的点均位于抛物线上,构成第 2 个正三角形. 无其它满足条件的解,故满足条件的正三角形共有 2 个,即 . 故选 C
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:抛物线的极坐标焦半径公式 ;以焦点为顶点的对称几何图形存在性。
- 核心方法:焦半径极坐标转化法、三角方程通解讨论法。
- 避坑指南:直角坐标系下容易只找到开口方向的一组对称三角形(误选 B);或盲目猜测任意方向均可旋转而错选 (D).
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 源于圆锥曲线统一极坐标方程 的焦半径性质与平面几何等角旋转问题。
- 结论推广: 以圆锥曲线焦点 为顶点的正三角形 ( 在曲线上),满足 ,等价于 ,在 上必有且仅有两组对称方向的解,故此类正三角形个数恒为 2。
🔗【关联脉络】
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