本题导读

设中点 (由圆心与切点连线垂直于直线推得),弦存在要求 ;再加上两条竖直弦, 时恰有 4 条,选 D。

📌【题干】

Question

(2015年四川卷(文)) 设直线 与抛物线 相交于 , 两点,与圆 ()相切于点 ,且 为线段 的中点.若这样的直线 恰有 4 条,则 的取值范围是 ()

A.      B.      C.      D.

🔍【思路分析】

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设中点 (由圆心与切点连线垂直于直线推得),弦存在要求 ;再加上两条竖直弦, 时恰有 4 条,选 D。

✅【答案】

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D

✍【详细解析】

Abstract

抛物线 的中点弦公式:以 为中点的弦所在直线为 (斜率 )。

直线与圆相切于 ,则圆心 与 的连线垂直于直线。直线 的法向量为 ,,由平行得 ,即 。

弦存在的条件: 在抛物线开口内部,即 ,得 。此时 ,,对应斜率存在的直线恰 2 条(,因 ),需要 且 ,即 。

斜率不存在的情形:竖直弦 的中点为 ,圆心 与其连线水平,天然垂直于竖直直线。切点在圆上要求 ,得 或 ;弦存在要求 。当 时 ,两条竖直直线都满足,恒贡献 2 条。

故直线的总数为 条 ,即 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:抛物线中点弦存在条件与直线与圆相切的综合

核心方法:中点弦公式定斜率,切线垂直关系定中点轨迹,再按斜率存在与否分类计数

避坑指南:两类直线别漏:竖直弦(斜率不存在)对任意 恒贡献 2 条,是”恰有 4 条”的必要拼图;只算斜率存在的 2 条会误选 A 或 C。端点 时 两线重合为 1 条, 时弦退化为点,均不足 4 条,故端点取开。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:以抛物线中点弦为载体、圆的切线为约束的计数问题是 2015 年四川卷的亮点压轴选择,2015 年四川卷理第 10 题同题(文理同题)。

结论推广:一般地,抛物线 以 为中点的弦方程为 ,弦存在 (即 在开口内部)。

方法推广:中点弦问题抓住两条主线:斜率公式 与中点在曲线内部的判别式条件;涉及相切时用”圆心与切点连线垂直于切线”转化。

🔗【关联脉络】

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