(12分)已知抛物线C: ( x ^ + 1 ) <sup…——2012 高考数学第 22 题答案解析

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2012 全国 第 22 题 解答题 区分题
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22.(12分)已知抛物线C: $\forall \mathbf { \bar { \mathbf { \tau } } } \mathbf { \Psi } ( \mathbf { x } ^ { + } 1 )$ <sup>2</sup>与圆 $( \mathbf { x } - 1 ) ^ { 2 } + ( \mathbf { y } \frac { 1 } { 2 } ) ^ { 2 } = \mathbf { r } ^ { 2 } ( \mathbf { r } > 0 )$ 有一个公共点A,且在A处两曲线的切线为同一直线l

(Ⅰ)求r;

(Ⅱ)设m,n是异于l且与C及M都相切的两条直线,m,n的交点为D,求D到l 的距离

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【考点】IM:两条直线的交点坐标;IT:点到直线的距离公式;KJ:圆与圆锥曲线的综合

【专题】15:综合题;16:压轴题

【分析】(Ⅰ)设 $\begin{array} { r l } { \mathsf { A } } & { { } ( \mathsf { x } _ { 0 } , ~ ( \mathsf { x } _ { 0 } { + } 1 ) ~ ^ { 2 } ) } \end{array}$ ,根据 $\mathsf { y } = \mathsf { \Omega } ( \mathsf { x } ^ { + } 1 ) \mathsf { \Omega } ^ { 2 }$ ,求出l的斜率,圆心M$( 1 , \ { \frac { 1 } { 2 } } )$ ,求得MA的斜率,利用l⊥MA建立方程,求得A的坐标,即可求得r的值;

(Ⅱ)设 $( \mathsf { t } , \mathrm { ~ ~ \omega ~ } ( \mathsf { t } + 1 ) \mathrm { \Omega } ^ { 2 } )$ 为C上一点,则在该点处的切线方程为 $( y - ( t + 1 ) \ ^ { 2 } = 2$

(t+1)(x﹣t),即 $y = 2 ( t + 1 ) \times - t ^ { 2 } + 1$ ,若该直线与圆M相切,则圆心M到该切线的距离为 $\frac { \sqrt { 5 } } { 2 }$ ,建立方程,求得t的值,求出相应的切线方程,可得D的坐标,从而可求D到l的距离

【解答】解:(Ⅰ)设 $\mathsf { A } \left( \mathsf { x } _ { 0 } , \mathsf { \Gamma } \left( \mathsf { x } _ { 0 } \mathsf { + } 1 \right) \mathsf { \Omega } ^ { 2 } \right)$

∵y=(x+1)<sup>2</sup>,y′=2(x+1)

∴l的斜率为 $\ v { k } = 2 ( x _ { 0 } + 1 )$

当 $\lvert \mathsf { x } _ { 0 } \mathrm { = } 1$ 时,不合题意,所以 $\mathbf { \nabla } _ { \mathbf { X } _ { 0 } \neq 1 }$

圆 $\therefore \mathsf { M } ( 1 , \ \frac { 1 } { 2 } )$ ,MA的斜率 $\mathbf { k } ^ { \prime } = \frac { ( \mathbf { \Delta x _ { 0 } } + 1 ) ^ { 2 } - \frac { 1 } { 2 } } { \mathbf { \Delta x _ { 0 } } - 1 }$

∵l⊥MA, $\cdot 2 \ ( \mathbf { x } _ { 0 } + 1 ) \ \times \frac { ( \mathbf { \Delta } ( \mathbf { x } _ { 0 } + 1 ) \mathbf { \Sigma } ^ { 2 } - \frac { 1 } { 2 } } { \mathbf { \Delta } \mathbf { x } _ { 0 } - 1 } = - \ 1$

$\therefore x _ { 0 } = 0 , \therefore \ A ( 0 , 1 )$

$$ \therefore r = { \big | } \mathsf { M A } { \big | } = { \frac { { \sqrt { 5 } } } { 2 } } ; $$

(Ⅱ)设(t,(t+1)<sup>2</sup>)为C上一点,则在该点处的切线方程为 $y - ( t + 1 ) = 2$

(t+1)(x﹣t),即 $y = 2 ( t + 1 ) \times - t ^ { 2 } + 1$

若该直线与圆M相切,则圆心M到该切线的距离为 $\frac { \sqrt { 5 } } { 2 }$

$$ \therefore \frac { \vert 2 ( t + 1 ) \times 1 - \frac { 1 } { 2 } - t ^ { 2 } + 1 \vert } { \sqrt { [ 2 ( t + 1 ) ] { 2 } + 1 } } = \frac { \sqrt { 5 } } { 2 } $$

$$ \therefore t ^ { 2 } ( t ^ { 2 } - 4 t - 6 ) = 0 $$

$\therefore t _ { 0 } = 0$ ,或 $\scriptstyle \mathbf { t } _ { 1 } = 2 + { \sqrt { 1 0 } } , \mathbf { t } _ { 2 } = 2 \ - { \sqrt { 1 0 } }$

抛物线C在点 $( \mathfrak { t } _ { \mathfrak { i } } , \mathrm { ~ ~ \lambda ~ } ( \mathfrak { t } _ { \mathfrak { i } } { + } 1 ) \ \mathrm { ~ ~ \lambda ~ } ^ { 2 } ) \mathrm { ~ ~ \lambda ~ } ( \mathfrak { i } { = } 0 , \ 1 , \ 2 )$ 处的切线分别为l,m,n,其方程分别为

$$ v = 2 \times + 1 \textcircled { 1 } , v = 2 ( t _ { 1 } + 1 ) \times - _ { t _ { 1 } } 2 + 1 \textcircled { 2 } , v = 2 ( t _ { 2 } + 1 ) \times - _ { t _ { 2 } } 2 + 1 \textcircled { 3 } $$

②﹣③: $x = \frac { t _ { 1 } + t _ { 2 } } { 2 } = 2$

代入②可得: $\mathsf { y } = - \mathsf { \Omega } _ { 1 }$

$\therefore \mathsf { D } \ ( 2 , \mathrm { ~ \ ~ - ~ } 1 )$

∴D到l的距离为 $\frac { \vert 4 + 1 + 1 \vert } { \sqrt { 5 } } = \frac { 6 } { 5 } \sqrt { 5 }$

【点评】本题考查圆与抛物线的综合,考查抛物线的切线方程,考查导数知识的运用,考查点到直线的距离公式的运用,关键是确定切线方程,求得交点坐标

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