同一骨架 2026 年湖南预赛 · P006039
两题都把点积或垂足的正交关系转成以两固定点为直径的圆形约束。找到中点、半径与必要尺度之后,原本的动点最值或定长问题变成简单的圆几何。
前题先由抛物线参数锁定弦族定点,再研究垂足;后题先作倍点换元,最后的距离必须除回原尺度。
抛物线直径圆相切与垂足定圆
已知 为抛物线
的焦点,点 在抛物线 上,且点 的纵坐标为 。 以线段 为直径的圆与直线 相切。
求抛物线 的方程;
设直线 交抛物线 于 两点,作 于点 。 若直线 的斜率之积为 ,则是否存在定点 ,使得 为定值? 若存在,求出点 的坐标;若不存在,请说明理由。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
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先回想这道题的想法,再试试当前题。
若 为固定点 到过定点 的直线的垂足,则 在以 为直径的圆上;即使垂足落在端点,也可由向量或距离恒等式验证同一结论。约去割线因子前须排除割点等于已知点或竖直斜率无定义。
想法从哪来:直径圆的圆心是两端点的中点,半径是两端距离的一半;先同时写出两者,而不是分别展开圆方程。抛物线定义让焦半径等于一个横坐标差,恰使圆心横坐标等于半径,说明圆已与纵轴相切。再与另一条竖线相切,就能直接确定直径,参数只剩一个简单方程,并由开区间排除多余根。 第二问用纵坐标作抛物线参数,过固定曲线点的割线斜率会约去已知参数因子。两条斜率的乘积条件化成端点参数和、积的关系,再由弦方程发现一个固定交点。既然变弦都过定点,另一固定点向它们作垂足,直角条件立即把垂足放到一个定圆上,圆心就是所求定距点。
第一问直接写出焦点、点 与直径圆的圆心和半径,用圆到两条竖直直线的距离确定 。 第二问用 参数表示抛物线上的交点,斜率积条件迫使所有弦 通过一个定点; 垂足 随即落在以两个定点为直径的圆上。
第(1)问,抛物线焦点为
点 的纵坐标为 ,故
线段 的中点为
且
因此圆心 的横坐标恰为半径 ,该圆与 轴相切。 它又与 相切,故
若 ,上式会化为 ,不可能;因此
于是
由 ,得 。故
第(2)问,由第(1)问 。一条与抛物线有两个交点的直线不能水平, 可设其方程为
与 联立得
设 、,则
因为题设中的两条斜率都有定义,。利用 ,有
由 ,得到
代入根与系数关系,
所以
所有这样的直线都经过定点 。
由于 是 到直线 的垂足,而 ,故
令 为线段 的中点,则直角三角形斜边中线定理给出
因此存在定点
使得 恒为 。
圆与两条平行直线相切时两切线间距等于直径,故第一问没有遗漏另一种相切位置; 被开区间条件排除。第二问中 与定值只依赖固定点 ,不依赖直线参数 。
抛物线上给定纵坐标可直接得到横坐标;直径圆问题应把圆心坐标与半径同时写出。 弦过定点后,固定点到变动直线的垂足形成以两固定点连线为直径的圆,其圆心就是所求定点。
第二问须从两斜率乘积推出弦恒过定点,再把垂足放到固定直径圆;需兼顾斜率及相交的退化限制。
同一骨架 2026 年湖南预赛 · P006039
两题都把点积或垂足的正交关系转成以两固定点为直径的圆形约束。找到中点、半径与必要尺度之后,原本的动点最值或定长问题变成简单的圆几何。
前题先由抛物线参数锁定弦族定点,再研究垂足;后题先作倍点换元,最后的距离必须除回原尺度。
易混 2009 年河南预赛 第 13 题 · P010220
两题都先证明动弦经过定点,再由垂直得到候选的直径圆。若只问垂足到一个定点的距离恒定,证明圆上关系已足够;若问完整轨迹,还须反向检查每个候选圆点能否由真实弦族得到。
不能把“全部垂足都在圆上”倒读成“圆上全部点都可达”。直径端点、禁止的水平弦及与固定顶点重合的退化线,要按各题原条件分别判。
已记下,谢谢!