(本小题满分12分) 已知点 为抛物线F E : y ^…——2015 高考数学第 19 题答案解析

2015_省自主命题(福建)

2015 Fujian Question 19 Free-response Differentiating
2015_省自主命题(福建)

19.(本小题满分12分)

已知点 为抛物线F $E : y ^ { 2 } = 2 p x ( p > 0 )$ 的焦点,点 在抛物线 上,且 A m(2, ) E $\left| A F \right| = 3$

(Ⅰ)求抛物线 的方程;E

(Ⅱ)已知点 $G ( - 1 , 0 )$,延长 交抛物线 于点,证明:以点 为圆心且与直线 相切的圆,必与AF E B F GA直线 相切GB

Answer key

(Ⅰ) $y ^ { 2 } = 4 x$;(Ⅱ)详见解析

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(Ⅰ)由抛物线定义可知,抛物线上任一点到焦点的距离等于其到准线的距离。
抛物线 $E: y^2 = 2px (p>0)$ 的准线方程为 $x = -\frac{p}{2}$。
因为点 $A(2, m)$ 在抛物线上,且 $|AF|=3$,
所以点 $A$ 到准线的距离为 $2 - (-\frac{p}{2}) = 2 + \frac{p}{2}$。
由题意得 $2 + \frac{p}{2} = 3$,解得 $p=2$。
故抛物线 $E$ 的方程为 $y^2 = 4x$。

(Ⅱ)由(Ⅰ)知抛物线方程为 $y^2=4x$,焦点 $F(1,0)$。
将点 $A(2, m)$ 代入抛物线方程,得 $m^2 = 8$,解得 $m = \pm 2\sqrt{2}$。
不妨设 $A(2, 2\sqrt{2})$(若取负值,由对称性结论相同)。
直线 $AF$ 过点 $A(2, 2\sqrt{2})$ 和 $F(1, 0)$,其斜率 $k_{AF} = \frac{2\sqrt{2}-0}{2-1} = 2\sqrt{2}$。
直线 $AF$ 的方程为 $y = 2\sqrt{2}(x-1)$。

联立直线 $AF$ 与抛物线方程:
$\begin{cases} y = 2\sqrt{2}(x-1) \\ y^2 = 4x \end{cases}$
消去 $y$ 得 $[2\sqrt{2}(x-1)]^2 = 4x$,即 $8(x^2 - 2x + 1) = 4x$,
化简得 $2x^2 - 5x + 2 = 0$,解得 $x=2$ 或 $x=\frac{1}{2}$。
当 $x=2$ 时,$y=2\sqrt{2}$,对应点 $A$;
当 $x=\frac{1}{2}$ 时,$y = 2\sqrt{2}(\frac{1}{2}-1) = -\sqrt{2}$,对应点 $B(\frac{1}{2}, -\sqrt{2})$。

已知点 $G(-1, 0)$,计算直线 $GA$ 与 $GB$ 的斜率:
$k_{GA} = \frac{2\sqrt{2} - 0}{2 - (-1)} = \frac{2\sqrt{2}}{3}$,
$k_{GB} = \frac{-\sqrt{2} - 0}{\frac{1}{2} - (-1)} = \frac{-\sqrt{2}}{\frac{3}{2}} = -\frac{2\sqrt{2}}{3}$。
可见 $k_{GA} + k_{GB} = 0$,即 $k_{GA} = -k_{GB}$。
这表明直线 $GA$ 与 $GB$ 关于 $x$ 轴对称(倾斜角互补),而点 $F(1,0)$ 在 $x$ 轴上。
根据角平分线的性质,点 $F$ 到直线 $GA$ 的距离等于点 $F$ 到直线 $GB$ 的距离。
设以 $F$ 为圆心且与直线 $GA$ 相切的圆的半径为 $r$,则 $r$ 等于点 $F$ 到直线 $GA$ 的距离。
因为点 $F$ 到直线 $GB$ 的距离也等于 $r$,所以该圆必与直线 $GB$ 相切。

✅ 来源:2015年 · 福建 · 2015_省自主命题(福建) · 第 19 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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