(本小题满分 13 分) 如图,在正方形 O A B C…——2013 高考数学第 18 题答案解析

2013_退役省自主命题 (2013·理)

2013 全国 第 18 题 解答题 区分题
2013_退役省自主命题 (2013·理)

18.(本小题满分 13 分)
如图,在正方形 $O A B C$ 中,$O$ 为坐标原点,点 $A$ 的坐标为 $(10,0)$,点 $C$ 的坐标为 $(0,10)$,分别将线段 $O A$ 和 $A B$ 十等分,分点分别记为 $A_{1}, A_{2}, \cdots, A_{9}$ 和 $B_{1}, B_{2}, \cdots, B_{9}$,连接 $O B_{i}$,过 $A_{i}$ 作 $x$ 轴的垂线与 $O B_{i}$交于点 $P_{i}\left(i \in N^{*}, 1 \leq i \leq 9\right)$。

(1)求证:点 $P_{i}\left(i \in N^{*}, 1 \leq i \leq 9\right)$ 都在同一条抛物线上,并求抛物线 $E$ 的方程;
(2)过点 $C$ 作直线 $l$ 与拖物线 E 交于不同的两点 $M, N$,若 $\triangle O C M$ 与 $\triangle O C N$ 的面积之比为 $4: 1$,求直线 $l$ 的方程。

参考答案(I)依题意,过 $A_{i}\left(i \in N^{*}, 1 \leq i \leq 9\right)$ 且与 x 轴垂直的直线方程为 $x=i$ $\because B_{i}(10, i), \therefore$ 直线 $O B_{i}$ 的方程为 $y=\frac{i}{10} x$ 设 $P_{i}$ 坐标为 $(x, y)$,由 $\left\{\begin{array}{c}x=i \\ y=\frac{i}{10} x\end{array}\right.$ 得:$y=\frac{1}{10} x^{2}$,即 $x^{2}=10 y$, $\therefore P_{i}\left(i \in N^{*}, 1 \leq i \leq 9\right)$ 都在同一条抛物线上,且抛物线 $E$ 方程为 $x^{2}=10 y$ (II)依题意:直线 $l$ 的斜率存在,设直线 $l$ 的方程为 $y=k x+10$ 由 $\left\{\begin{array}{c}y=k x+10 \\ x^{2}=10 y\end{array}\right.$ 得 $x^{2}-10 k x-100=0$ 此时 $\Delta=100 k^{2}+400>0$,直线 $l$ 与抛物线 $E$ 恒有两个不同的交点 $M, N$ 设:$M\left(x_{1}, y_{1}\right) N\left(x_{2}, y_{2}\right)$,则 $\left\{\begin{array}{l}x_{1}+x_{2}=10 k \\ x_{1} \cdot x_{2}=-100\end{array}\right.$ $\because S_{\triangle O C M}=4 S_{\triangle O C N} \therefore\left|x_{1}\right|=4\left|x_{2}\right|$ 又 $\because x_{1} \cdot x_{2}<0, \quad \therefore x_{1}=-4 x_{2}$ 分别带入 $\left\{\begin{array}{c}y=k x+10 \\ x^{2}=10 y\end{array}\right.$,解得 $k= \pm \frac{3}{2}$ 直线 $l$ 的方程为 $y= \pm \frac{3}{2} x+10$,即 $3 x-2 y+20=0$ 或 $3 x+2 y-20=0$

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[答案](I)依题意,过 $A_{i}\left(i \in N^{*}, 1 \leq i \leq 9\right)$ 且与 x 轴垂直的直线方程为 $x=i$
$\because B_{i}(10, i), \therefore$ 直线 $O B_{i}$ 的方程为 $y=\frac{i}{10} x$
设 $P_{i}$ 坐标为 $(x, y)$,由 $\left\{\begin{array}{c}x=i \\ y=\frac{i}{10} x\end{array}\right.$ 得:$y=\frac{1}{10} x^{2}$,即 $x^{2}=10 y$,
$\therefore P_{i}\left(i \in N^{*}, 1 \leq i \leq 9\right)$ 都在同一条抛物线上,且抛物线 $E$ 方程为 $x^{2}=10 y$
(II)依题意:直线 $l$ 的斜率存在,设直线 $l$ 的方程为 $y=k x+10$
由 $\left\{\begin{array}{c}y=k x+10 \\ x^{2}=10 y\end{array}\right.$ 得 $x^{2}-10 k x-100=0$
此时 $\Delta=100 k^{2}+400>0$,直线 $l$ 与抛物线 $E$ 恒有两个不同的交点 $M, N$
设:$M\left(x_{1}, y_{1}\right) N\left(x_{2}, y_{2}\right)$,则 $\left\{\begin{array}{l}x_{1}+x_{2}=10 k \\ x_{1} \cdot x_{2}=-100\end{array}\right.$
$\because S_{\triangle O C M}=4 S_{\triangle O C N} \therefore\left|x_{1}\right|=4\left|x_{2}\right|$
又 $\because x_{1} \cdot x_{2}<0, \quad \therefore x_{1}=-4 x_{2}$
分别带入 $\left\{\begin{array}{c}y=k x+10 \\ x^{2}=10 y\end{array}\right.$,解得 $k= \pm \frac{3}{2}$
直线 $l$ 的方程为 $y= \pm \frac{3}{2} x+10$,即 $3 x-2 y+20=0$ 或
$3 x+2 y-20=0$
[解析]此题在问法上给学生设了一个卡,如果第一问直接问 $P_{i}$ 的轨迹方程,估计学生更容易入手一些,不过对于知识要活学活用(证明它求出不就说明问题了)。那么第二问有

关解析几何的计算就要善于转化,且计算要过关。
[ 考点定位]本题考查抛物线的性质、直线与抛物线的位置关系等基础知识,考查运算求解能力,化归与转化及数形结合思想、函数与方程思想。属于中等难度。

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