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2018 年全国高中数学联赛一试(B 卷) · 第 6 题
F2填空题抛物线
设抛物线 C:y2=2x 的准线与 x 轴交于点 A,过点 B(−1,0) 作一直线 l 与抛物线 C 相切于点 K,过点 A 作 l 的平行线,与抛物线 C 交于点 M,N,则 △KMN 的面积为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:21
解析
提示
切线与弦所在直线平行,因此以 MN 为底的高就是两平行线间距。
思路
先用相切的判别式求斜率,再由弦的两个交点横坐标差求弦长,便能直接求面积。
解答
抛物线 y2=2x 的准线为 x=−1/2,故 A=(−1/2,0)。过 B(−1,0) 的竖直线 x=−1 与抛物线没有交点,所以切线可设为
l: y=m(x+1).
m=0 时直线为 y=0,而抛物线顶点的切线为 x=0,故 m=0。联立直线与抛物线,得
m2x2+(2m2−2)x+m2=0.
相切要求判别式为零,即 4−8m2=0,所以 m2=1/2,切点为 K=(1,2m)。
过 A 的平行线为 y=m(x+1/2)。与抛物线联立并代入 m2=1/2,得
x2−3x+41=0.
它的两个实根为 (3±22)/2,所以 ∣xM−xN∣=22,从而
∣MN∣=1+m2∣xM−xN∣=23.
两平行线 mx−y+m=0 与 mx−y+m/2=0 的距离为
d=m2+1∣m∣/2=231.
因此
S△KMN=21∣MN∣d=21.
复核
当 m=1/2 时,两交点的纵坐标为 2±1,差为 2。由于 BK∥MN,有 S△KMN=S△BMN。又 A 在 MN 所在直线上、AB=1/2,由坐标面积公式得 S△BMN=21⋅21⋅2=1/2。另一斜率 m=−1/2 对应关于 x 轴的对称图形,面积不变。
方法总结
平行切线与弦形成的三角形,可用“弦长乘平行线间距”求面积。判别式确定切线斜率,根的差确定弦长,是常规而完整的代数路线。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
判别式求切线斜率、根差求弦长及平行线距离求高,均由给定平行结构直接引出。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:用实参数表示后求全局最值
专题卡:弦长、面积与单参数最值