(15分)(2015•浙江)如图,已知抛物线 C _ 1…——2015 高考数学第 19 题答案解析

2015_浙江卷 (2015·文)

2015 浙江 第 19 题 解答题 区分题
2015_浙江卷 (2015·文)

19.(15分)(2015•浙江)如图,已知抛物线 $\mathrm{C}_{1}: \mathrm{y}=\frac{1}{4} \mathrm{x}^{2}$ ,圆 $\mathrm{C}_{2}: \mathrm{x}^{2}+(\mathrm{y}-1)^{2}=1$ ,过点 P $(\mathrm{t}, 0)(\mathrm{t}>0)$ 作不过原点 O 的直线 $\mathrm{PA}, \mathrm{PB}$ 分别与抛物线 $\mathrm{C}_{1}$ 和圆 $\mathrm{C}_{2}$ 相切, $\mathrm{A}, \mathrm{B}$ 为切点. (I)求点 $\mathrm{A}, \mathrm{B}$ 的坐标;

(II)求 $\triangle \mathrm{PAB}$ 的面积.
注:直线与抛物线有且只有一个公共点,且与抛物线的对称轴不平行,则称该直线与抛物线相切,称该公共点为切点.

考点:直线与圆锥曲线的综合问题.
专题:圆锥曲线中的最值与范围问题.
分析:(I)由直线 PA 的斜率存在,设切线 PA 的方程为: $\mathrm{y}=\mathrm{k}(\mathrm{x}-\mathrm{t})(\mathrm{k} \neq 0)$ ,与抛物线方程联立化为 $x^{2}-4 k x+4 k t=0$ ,利用 $\triangle=0$ ,解得 $k=t$ ,可得 $A$ 坐标.圆 $\mathrm{C}_{2}$ 的圆心 $\mathrm{D}(0,1)$ ,设 $\mathrm{B}\left(\mathrm{x}_{0}, \mathrm{y}_{0}\right)$ ,由题意可知:点 B 与 O 关于直线 PD得出,可得 $\left\{\begin{array}{l}\frac{y_{0}}{2}=-\frac{x_{0}}{2 t}+1 \\ x_{0} t-y_{0}=0\end{array}\right.$ ,解得 $B$ 坐标。
(II)由(I)可得:$\left(t^{2}-1\right) x-2 t y+2 t=0$ ,可得点 $P$ 到直线 $A B$ 的距离 $d$ ,又 $|A B|=\sqrt{\left(\frac{2 t}{1+t^{2}}-2 t\right)^{2}+\left(\frac{2 t^{2}}{1+t^{2}}-t^{2}\right)^{2}}$ .即可得出 $S_{\triangle P A B}= \frac{1}{2}|\mathrm{AB}| \cdot \mathrm{d}$ .

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解答:解:(I)由直线 PA 的斜率存在,设切线 PA 的方程为: $\mathrm{y}=\mathrm{k}(\mathrm{x}-\mathrm{t})(\mathrm{k} \neq 0)$ ,联立 $\left\{\begin{array}{l}y=\frac{1}{4} x^{2} \\ y=k(x-t)\end{array}\right.$ ,
化为 $x^{2}-4 k x+4 k t=0$ ,
$\because \triangle=16 \mathrm{k}^{2}-16 \mathrm{kt}=0$ ,解得 $\mathrm{k}=\mathrm{t}$ ,
$\therefore \mathrm{x}=2 \mathrm{t}, \quad \therefore \mathrm{A}\left(2 \mathrm{t}, \mathrm{t}^{2}\right)$ 。
圆 $\mathrm{C}_{2}$ 的圆心 $\mathrm{D}(0,1)$ ,设 $\mathrm{B}\left(\mathrm{x}_{0}, \mathrm{y}_{0}\right)$ ,由题意可知:点 B 与 O 关于直线 PD 得出,
$\therefore\left\{\begin{array}{l}\frac{y_{0}}{2}=-\frac{x_{0}}{2 t}+1 \\ x_{0} t-y_{0}=0\end{array}\right.$ ,解得 $\left\{\begin{array}{c}x_{0}=\frac{2 t}{1+t^{2}} \\ y_{0}=\frac{2 t^{2}}{1+t^{2}}\end{array}\right.$ .
$\therefore B\left(\frac{2 t}{1+t^{2}}, \frac{2 t^{2}}{1+t^{2}}\right)$ .

(II)由(I)可得:$k_{A B}=\frac{\frac{2 t^{2}}{1+t^{2}}-t^{2}}{\frac{2 t}{1+t^{2}}-2 t}=\frac{t^{2}-1}{2 t}$ ,直线 $A B$ 的方程为:$y-t^{2}= \frac{t^{2}-1}{2 t}(x-2 t)$ ,化为 $\left(t^{2}-1\right) x-2 t y+2 t=0$ ,
∴ 点 $P$ 到直线 $A B$ 的距离 $d=\frac{\left|\left(t^{2}-1\right) t+2 t\right|}{\sqrt{\left(t^{2}-1\right)^{2}+(-2 t)^{2}}}=\frac{t^{3}+t}{t^{2}+1}=t$ ,
又 $|A B|=\sqrt{\left(\frac{2 t}{1+t^{2}}-2 t\right)^{2}+\left(\frac{2 t^{2}}{1+t^{2}}-t^{2}\right)^{2}}=t^{2}$ .
$\therefore \mathrm{S}_{\triangle \mathrm{PAB}}=\frac{1}{2}|\mathrm{AB}| \cdot \mathrm{d}=\frac{1}{2} \mathrm{t}^{3}$ .
点评:本小题主要考查抛物线、直线与抛物线及其圆的位置关系及其性质、垂直平分线的性质、点到直线的距离公式等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查数形结合思想、化归与转化思想、函数与方程思想,属于难题。

✅ 来源:2015年 · 浙江 · 2015_浙江卷 (2015·文) · 第 19 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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