20.(12分)在平面直角坐标系 xOy 中,已知点 $\mathrm{A}(0,-1)$ , B 点在直线 $\mathrm{y}=-3$上,$M$ 点满足 $\overrightarrow{M B} \| \overrightarrow{O A}, \overrightarrow{M A} \cdot \overrightarrow{A B}=\overrightarrow{M B} \cdot \overrightarrow{B A}, M$ 点的轨迹为曲线 $C$ 。
(I)求C的方程;
(II) P 为 C 上的动点, I 为 C 在 P 点处的切线,求 O 点到 I 距离的最小值.
(12分)在平面直角坐标系 xOy 中,已知点 A (0,…——2011 高考数学第 20 题答案解析
2011_老新课标卷 (2011·理)
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【考点】9S:数量积表示两个向量的夹角; KH :直线与圆锥曲线的综合.
【专题】11:计算题;15:综合题;33:函数思想;36:整体思想.
【分析】(I)设M(x,y),由已知得B(x,-3),A(0,-1)并代入 $\overrightarrow{M B} \| \overrightarrow{\mathrm{OA}}, \overrightarrow{\mathrm{MA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{AB}}=\overrightarrow{\mathrm{MB}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{BA}}$ ,即可求得 $M$ 点的轨迹 $C$ 的方程;
(II)设 $\mathrm{P}\left(\mathrm{x}_{0}, \mathrm{y}_{0}\right)$ 为 C 上的点,求导,写出 C 在 P 点处的切线方程,利用点到直线的距离公式即可求得 O 点到 I 距离,然后利用基本不等式求出其最小值.
【解答】解:(I)设M( $x, y$ ),由已知得 $B(x,-3), A(0,-1)$ .
所 $\overrightarrow{\mathrm{MA}}=(-\mathrm{x},-1-\mathrm{y}), \overrightarrow{\mathrm{MB}}=(0,-3-\mathrm{y}), \overrightarrow{\mathrm{AB}}=(\mathrm{x},-2)$ .
再由题意可知 $(\overrightarrow{\mathrm{MA}}+\overrightarrow{\mathrm{MB}}) \cdot \overrightarrow{\mathrm{AB}}=0$ ,即 $(-\mathrm{x},-4-2 \mathrm{y}) \cdot(\mathrm{x},-2)=0$ .
所以曲线 C 的方程式为 $\mathrm{y}=\frac{1}{4} \mathrm{x}^{2}-2$ .
(II)设 $\mathrm{P}\left(\mathrm{x}_{0}, \mathrm{y}_{0}\right)$ 为曲线C: $\mathrm{y}=\frac{1}{4} \mathrm{x}^{2}-2$ 上一点,因为 $\mathrm{y}^{\prime}=\frac{1}{2} \mathrm{x}$ ,所以的斜率为 $\frac{1}{2} \mathrm{x}_{0}$,
因此直线 $l$ 的方程为 $y-y_{0}=\frac{1}{2} x_{0}\left(x-x_{0}\right)$ ,即 $x_{0} x-2 y+2 y_{0}-x_{0}{ }^{2}=0$ .
则 o 点到 I 的距离 $\mathrm{d}=\frac{\left|2 \mathrm{y}_{0}-\mathrm{x}_{0}{ }^{2}\right|}{\sqrt{4+\mathrm{x}_{0}{ }^{2}}}$ .又 $\mathrm{y}_{0}=\frac{1}{4} \mathrm{x}_{0}{ }^{2}-2$ ,
所以 $\mathrm{d}=\frac{\frac{1}{2} \mathrm{x}_{0}{ }^{2}+4}{\sqrt{4+\mathrm{x}_{0}{ }^{2}}}=\frac{1}{2}\left(\sqrt{\mathrm{x}_{0}{ }^{2}+4}+\frac{4}{\sqrt{4+\mathrm{x}_{0}{ }^{2}}}\right) \geq 2$ ,
所以 $x_{0}{ }^{2}=0$ 时取等号,所以 $O$ 点到 1 距离的最小值为 2 .
【点评】此题是个中档题.考查向量与解析几何的交汇点命题及代入法求轨迹方程,以及导数的几何意义和点到直线的距离公式,综合性强,考查了同学们观察、推理以及创造性地分析问题、解决问题的能力.