本题导读

本题考查抛物线的标准方程与性质。核心在于导数求切线法、设线法 (韦达定理)的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2021年乙卷理)已知抛物线 的焦点为 ,且 与圆 上点的距离的最小值为 .

(1)求 ;

(2)若点 在 上,, 为 的两条切线,, 是切点,求 面积的最大值.

🔍【思路分析】

破题导航

本题考查抛物线与圆的综合以及直线与抛物线的相交、相切问题:

  • 第(1)问(求基本量):利用抛物线焦点的坐标公式写出 点坐标。点 到圆 上点的最小距离等于点 到圆心 的距离减去半径 。建立关于 的方程即可求解。

  • 第(2)问(切线与面积最值):本题属于经典的**“阿基米德三角形”**模型。

    常规解法是:利用导数求出经过 和 的切线方程,两切线联立求出交点 的坐标与 坐标的关系(这里通常会发现点 的坐标能用直线 的方程系数表示,即“极点极线”性质)。

    将直线 与抛物线联立,利用韦达定理表示出弦长 和点 到直线 的距离 ,从而表达出面积 。最后利用点 在圆 上的条件,将面积表达式转化为关于某一单变量(如 或 )的函数,求出最值。

✅【答案】

点击查看答案

(1)

(2) 面积的最大值为

✍【详细解析】

Abstract

(1)求 的值

抛物线 的焦点为 。

圆 的圆心为 ,半径 。

点 到圆 上点的最小距离为 。

根据题意有:

(由于 ,,故绝对值直接去掉)

解得 ,即 。

(2)求 面积的最大值

由(1)知,抛物线 的方程为 ,即 。

对原函数求导得:。

设切点 ,。

则切线 的斜率为 ,其方程为 ,化简得:

同理可得切线 的方程为:

联立两切线方程求交点 :

两式相减得 ,解得 。

代回得 。

即点 坐标为 。

设直线 的方程为 。

联立直线 与抛物线方程 :

消去 并整理得:。

此方程有两个不相等的实数根 ,则:

。

由韦达定理得:,。

将韦达定理结果代入点 的坐标中,可得 。

接下来计算 的面积 。

弦长

。

点 到直线 的距离 为:

(因为 ,可去绝对值)

代入面积公式:

又因为点 在圆 上,所以:

即 。

将 代入表达式 中:

将此代回①式,得到面积关于 的函数:

考虑 的取值范围:

点 的纵坐标 。由于点 在圆心为 、半径为 的圆上,

所以纵坐标的范围是 ,即 。

由此解得 。

设 ,其对称轴为 。

二次函数在区间 上单调递增,

所以当 时, 取得最大值 。

此时 的最大值为 (且此时 ,符合 的要求)。

因此, 面积的最大值为:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 阿基米德三角形及其面积公式(超强二级结论):

    本题中的 严格符合“阿基米德三角形”的定义。

    性质:若抛物线方程为 ,从点 引抛物线的两条切线,切点为 。则:

    • 弦 (切点弦)的方程为:。

    • 阿基米德 的面积公式为:

    用结论快速求解本题部分过程:

    题目中抛物线为 (即 ),设点 。

    则 。

    因为 在圆 上,所以 。

    代入面积公式:

    由 ,二次函数 的对称轴为 ,

    所以在 上单调递减。

    当 时,取得最大值 。

    所以 。

    对比原解析,利用结论可以省去巨大的运算量,是极好的验算手段!

  2. 极点极线的代数体现:本题设直线方程去求交点 ,这是因为高考大题要求写出详尽推导。如果熟悉切点弦方程(即极线方程),就能直接看出 的几何含义,思路更加清晰。

  3. 范围与最值:利用图形自身的范围求参数范围是解析几何的难点。本题巧妙利用点在圆上求出纵坐标 ,为后续二次函数求最值提供了关键的定义域约束。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:待补

  2. 结论推广:待补

🔗【关联脉络】

Multi column