21.(本小题满分 14 分)
在平面直角坐标系 $x O y$ 中,点 $M$ 到点 $F(1,0)$ 的距离比它到 $y$ 轴的距离多 1 ,记点 $M$ 的轨迹为 $C$ .
(1)求轨迹为 $C$ 的方程;
②设斜率为 $k$ 的直线 $l$ 过定点 $p(-2,1)$ ,求直线 $l$ 与轨迹 $C$ 恰好有一个公共点,两个公共点,三个公共点时 $k$ 的相应取值范围.
(本小题满分 14 分) 在平面直角坐标系 x O y 中…——2014 高考数学第 21 题答案解析
2014_退役省自主命题 (2014·理)
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【答案】(1)$y^{2}=\left\{\begin{array}{l}4 x(x \geq 0) \\ 0,(x<0)\end{array}\right.$ ;②当 $k \in(-\infty,-1) \cup\left(\frac{1}{2},+\infty\right)$ 时直线 $l$ 与轨迹 $C$ 恰有一个公共点;当 $k \in\left\{-1, \frac{1}{2}\right\} \cup\left[-\frac{1}{2}, 0\right)$ 时,故此时直线 $l$ 与轨迹 $C$ 佮有两个公共点;当 $k \in\left(-1 \frac{1}{2}\right) \cup\left(0, \frac{1}{2}\right)$ 时,故此时直线 $l$与轨迹 $C$ 恰有三个公共点。
## 【解析】
试题分析:(1)设点 $M(x, y)$ ,根据条件列出等式 $\mid M F \fallingdotseq x_{\mid}+1$ ,在用两点间的距离公式表示 $|M F|$ ,化简整理即得;②在点 $M$ 的轨迹 $C$ 中,记 $C_{1} y^{2}=4 x(x \geq 0), C_{2}: y=0(x<0)$ ,设直线 $l$ 的方程为 $y-1=k(x+2)$ ,联立方程组 $\left\{\begin{array}{l}y-1=k(x+2) \\ y^{2}=4 x\end{array}\right.$ 整理得 $k y^{2}-4 y+4(2 k+1)=0$ ,分类讨论①$k=0$ 时;
②$\left\{\begin{array}{l}\Delta<0 \\ x_{0}<0\end{array}\right.$ ;③$\left\{\begin{array}{l}\Delta=0 \\ x_{0}<0\end{array}\right.$ 或 $\left\{\begin{array}{l}\Delta>0 \\ x_{0} \geq 0\end{array}\right.$ ;④$\left\{\begin{array}{l}\Delta>0 \\ x_{0}<0\end{array}\right.$ ,确定直线 $l$ 与轨迹 $C$ 的公共点的个数.
试题解析:(1)设点 $M(x, y)$ ,依题意,$|M F|=|x|+1$ ,即 $\sqrt{(x-1)^{2}+y^{2}}=|x|+1$ ,整理的 $y^{2}=2(|x|+x)$ ,
所以点 $M$ 的轨迹 $C$ 的方程为 $y^{2}=\left\{\begin{array}{l}4 x(x \geq 0) \\ o,(x<0)\end{array}\right.$ .
(2)在点 $M$ 的轨迹 $C$ 中,记 $C_{1}: y^{2}=4 x(x \geq 0), C_{2}: y=0(x<0)$ ,
依题意,设直线 $l$ 的方程为 $y-1=k(x+2)$ ,
由方程组 $\left\{\begin{array}{l}y-1=k(x+2) \\ y^{2}=4 x\end{array}\right.$ 得 $k y^{2}-4 y+4(2 k+1)=0$
当 $k=0$ 时,此时 $y=1$ ,把 $y=1$ 化入轨迹 $C^{4}$ 方程得 $x=\frac{1}{4}$ ,
所以此时直线 $l$ 与轨迹 $C$ 恰有一个公共点 $\left(\frac{1}{4}, 1\right)$ .
当 $k \neq 0$ 时,方程(1)的判别式为 $\Delta=-16\left(2 k^{2}+k-1\right)$
设直线 $l$ 与 $x$ 轴的交点为 $\left(x_{0}, 0\right)$ ,则由 $y-1=k(x+2)$ ,令 $y=0$ ,得 $x_{0}=\frac{2 k+1}{k}$③
(i)若 $\left\{\begin{array}{l}\Delta<0 \\ x_{0}<0\end{array}\right.$ ,由②③解得 $k<-1$ 或 $k>\frac{1}{2}$ .
即当 $k \in(-\infty,-1) \cup\left(\frac{1}{2},+\infty\right)$ 时,直线 上 $C_{1}$ 没有公共点,与 $C_{2}$ 有一个公共点,故此时直线 $l$ 与轨迹 $C$ 恰有一个公共点
(ii)若 $\left\{\begin{array}{l}\Delta=0 \\ x_{0}<0\end{array}\right.$ 或 $\left\{\begin{array}{l}\Delta>0 \\ x_{0} \geq 0\end{array}\right.$ ,牙(2)(3)解得 $k \in\left\{-1, \frac{1}{2}\right\}$ 或 $-\frac{1}{2} \leq k<0$ ,
即当 $k \in\left\{-1, \frac{1}{2}\right\}$ 时,直线 $l$ 与 $C_{1} F$ 一个共点,与 $C_{2}$ 有一个公共点.
当 $k \in\left[-\frac{1}{2}, 0\right)$ 时,直线 $l$ 与 $C_{1}$ 有两个共点,与 $C_{2}$ 没有公共点.
故当 $k \in\left\{-1, \frac{1}{2}\right\} \cup\left[-\frac{1}{2}, 0\right)$ 时,故此时直线 $l$ 与轨迹 $C$ 恰有两个公共点.
(iii)若 $\left\{\begin{array}{l}\Delta>0 \\ x_{0}<0\end{array}\right.$ ,由②③解得 $-1
故当 $k \in\left(-1 \frac{1}{2}\right) \cup\left(0, \frac{1}{2}\right)$ 时,故此时直线 $l$ 与轨㑊 $C$ 合有三个公共点.
综上所述,当 $k \in(-\infty,-1) \cup\left(\frac{1}{2},+\infty\right)$ 财线 $l$ 与轨迹 $C$ 合有一个公共点;
当 $k \in\left\{-1, \frac{1}{2}\right\} \cup\left[-\frac{1}{2}, 0\right)$ 时,故"时直线 $l$ 上轨迹 $C$ 恰有两个公共点;
当 $k \in\left(-1 \frac{1}{2}\right) \cup\left(0, \frac{1}{2}\right)$ 时,故此克直线 $l$ 与 ,迹 $C$ 恰有三个公共点.
考点:两点间的距离公式,抛物线方程,直线与抛物线的位置关系.