大家好!本文和大家分享一下这道2008年山东高考理科数学压轴题。这道题综合考查了等差数列的判定、抛物线的标准方程、抛物线的简单几何性质、直线与抛物线的位置关系以及点的对称等知识,难度确实很大,全班学生没有一人得到满分。
先看第一小问:等差数列的判定。
要证明A、M、B三点的横坐标成等差数列,只需要证明点M的横坐标的2倍等于点A和点B的横坐标之和即可。
因为点A、B在抛物线上,所以可设A(s,s^2/2p)、B(t,t^2/2p)。又点M在直线y=-2p上,所以可设M(m,-2p)。由抛物线方程可以得到:y'=x/p,这样就可以求出直线MA、MB的斜率,从而可以用点斜式求出直线MA、MB的方程分别为:y+2p=s(x-m)/p、y+2p=t(x-m)/p。然后把点A、B的坐标代入直线MA、MB的方程,再两式相减爱你整理就可以得到:2m=s+t,结论得证。
再看第二小问:求抛物线的标准方程。
题干中已知|AB|的长,所以需要用到弦长公式。根据弦长公式,需要算出点A、B的横坐标之和与积以及直线AB的斜率。一般的算法是,联立直线AB与抛物线方程,消去y,得到关于x的一元二次方程,用韦达定理即可求出点A、B横坐标之和与积。这个方法没得问题,但是计算太复杂,所以本文分享一种更加简单的方法。
由于点M(2,-2p),所以m=2,代入①、②中,整理可得:s^2-4s-4p^2=0,t^2-4t-4p^2=0,所以s、t是方程x^2-4x-4p^2=0,从而由韦达定理可得s+t=4,st=-4p^2。
由点A、B的坐标可以求出直线AB的斜率为2/p,然后代入弦长公式,即可求出p=1或p=2,从而得到抛物线的标准方程。
最后看第三小问:存在性问题。
先设D(u,v),然后根据对称的性质求出点D的坐标,然后代入抛物线方程进行验证。
由向量OC=向量OA+向量OB,可以得到C(s+t,yA+yB),这样就可以表示出线段CD的中点坐标。
由(2)可知直线AB的斜率为m/p,所以直线AB的方程为y-yA=m(x-s)/p。因为CD的中点在直线AB上,所以将CD中点坐标代入直线AB的方程,即可以得到一个关系式。
另外,直线CD与直线AB垂直,则两直线的斜率之积为-1,可以得到另一个关系式,从而求出点D的坐标。但是,这个方法计算量太大,下面分享一个更简单的方法。
很明显,AB中点也在直线AB上,将AB中点坐标代入直线AB的方程,再联立前面的关系式,从而得到v=mu/p。因为点D在抛物线上,从而可以得到点D的坐标。然后再分类讨论,从而得到符合条件的点M的坐标。
这道题的难度确实比较大,你会做吗?
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