(12分)已知抛物线 C: y^ 2 =4 x 的焦点为…——2010 高考数学第 22 题答案解析

2010_旧全国 I 卷 (2010·文)

2010 全国 第 22 题 解答题 区分题
2010_旧全国 I 卷 (2010·文)

22.(12分)已知抛物线 $C: y^{2}=4 x$ 的焦点为 $F$ ,过点 $K(-1,0)$ 的直线 $l$ 与 $C$ 相交于 $A , B$ 两点,点 $A$ 关于 $x$ 轴的对称点为 $D$ .
(I)证明:点 F 在直线 BD 上;
(II)设 $\overrightarrow{F A} \cdot \overrightarrow{F B}=\frac{8}{9}$ ,求 $\triangle B D K$ 的内切圆 $M$ 的方程.

完整解析 · 逐步详解

【考点】9S:数量积表示两个向量的夹角;IP:恒过定点的直线;J1:圆的标准方程;K8:抛物线的性质;KH:直线与圆锥曲线的综合.

【专题】11:计算题;14:证明题;16:压轴题.
【分析】( I )先根据抛物线方程求得焦点坐标,设出过点 K 的直线 L 方程代入抛物线方程消去 x ,设 L 与 C

的交点 $A\left(x_{1}, y_{1}\right), B\left(x_{2}, y_{2}\right)$ ,根据韦达定理求得 $y_{1}+y_{2}$ 和 $y_{1} y_{2}$ 的表达式,进而根据点 A 求得点 D 的坐标,进而表示出直线 BD 和 BF 的斜率,进而问题转化两斜率相等,进而转化为 $4 x_{2}=y 2^{2}$ ,依题意可知等式成立进而推断出 $k_{1}=k_{2}$ 原式得证。
(II)首先表示出 $\overrightarrow{\mathrm{FA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{FB}}$ 结果为 $\frac{8}{9}$ 求得 m ,进而求得 $\mathrm{y}_{2}-\mathrm{y}_{1}$ 的值,推知 BD 的斜率 ,则 $B D$ 方程可知,设 $M$ 为 $(a, 0), ~ M$ 到 $x=\frac{4}{3} y-1$ 和到 $B D$ 的距离相等,进而求得 a 和圆的半径,则圆的方程可得.

【解答】解:( I )抛物线 $\mathrm{C}: ~ \mathrm{y}^{2}=4 \mathrm{x}(1)$ 的焦点为 $\mathrm{F}(1,0)$ ,设过点 $\mathrm{K}(-1,0)$ 的直线 $\mathrm{L}: x=m y-1$ ,

代入①,整理得
$y^{2}-4 m y+4=0$,
设 $L$ 与 $C$ 的交点 $A\left(x_{1}, y_{1}\right), B\left(x_{2}, y_{2}\right)$ ,则
$\mathrm{y}_{1}+\mathrm{y}_{2}=4 \mathrm{~m}, \quad \mathrm{y}_{1} \mathrm{y}_{2}=4$ ,

点 $A$ 关于 $X$ 轴的对称点 $D$ 为 $\left(x_{1},-y_{1}\right)$ .
BD的斜率 $k_{1}=\frac{y_{1}+y_{2}}{x_{2}-x_{1}}=\frac{4 m}{\left(m y_{2}-1\right)\left(m y_{1}-1\right)}=\frac{4}{y_{2}-y_{1}}$ ,
BF的斜率 $\mathrm{k}_{2}=\frac{\mathrm{y}_{2}}{\mathrm{x}_{2}-1}$ .
要使点 F 在直线 BD 上
需 $k_{1}=k_{2}$
需4 $\left(x_{2}-1\right)=y_{2}\left(y_{2}-y_{1}\right)$ ,
需 $4 x_{2}=y 2^{2}$ ,
上式成立,$\therefore \mathrm{k}_{1}=\mathrm{k}_{2}$ ,
∴ 点 F 在直线 BD 上.

$$ \begin{aligned} & \text { (II) } \overrightarrow{F A} \cdot \overrightarrow{F B}=\left(x_{1}-1, y_{1}\right) \quad\left(x_{2}-1, y_{2}\right)=\left(x_{1}-1\right) \quad\left(x_{2}-1\right)+y_{1} y_{2}=\left(m y_{1}-2\right) \\ & \quad \text { ) }\left(m y_{2}-2\right)+y_{1} y_{2}=4\left(m^{2}+1\right)-8 m^{2}+4=8-4 m^{2}=\frac{8}{9} \\ & \therefore m^{2}=\frac{16}{9}, \quad m= \pm \frac{4}{3} \\ & y_{2}-y_{1}=\sqrt{16 m^{2}-16}=4 \sqrt{m^{2}-1}=\frac{4 \sqrt{7}}{3} \\ & \therefore k_{1}=\frac{3}{\sqrt{7}}, \quad B D: \quad y=\frac{3}{\sqrt{7}}(x-1) \end{aligned} $$

易知圆心 $M$ 在 $x$ 轴上,设为 $(a, 0), M$ 到 $x=\frac{4}{3} y-1$ 和到 $B D$ 的距离相等,即
$|a+1| \times \frac{3}{5}=\left\lvert\, \quad\left(\left.\frac{3}{\sqrt{7}}(a-1) \right\rvert\, \times \frac{\sqrt{7}}{4}\right.\right.$,
$\therefore 4|a+1|=5|a-1|, \quad-1解得 $\mathrm{a}=\frac{1}{9}$ .
∴ 半径 $\mathrm{r}=\frac{2}{3}$ ,
$\therefore \triangle B D K$ 的内切圆 $M$ 的方程为 $\left(x-\frac{1}{9}\right)^{2}+y^{2}=\frac{4}{9}$ .

【点评】本小题为解析几何与平面向量综合的问题,主要考查抛物线的性质、直线与圆的位置关系,直线与抛物线的位置关系、圆的几何性质与圆的方程的求解、平面向量的数量积等知识,考查考生综合运用数学知识进行推理论证的能力、运算能力和解决问题的能力,同时考查了数形结合思想、设而不求思想。

后面还有完整推导
免费注册即可看完这道题的全部步骤,并解锁同考点的易错点归纳。
免费注册看完整解析
✅ 来源:2010年 · 全国 · 2010_旧全国 I 卷 (2010·文) · 第 22 题 · 本题已通过人工审核与系统自动校验

再练一道 · 同类压轴题

区分题
(12分)设抛物线 C: x^ 2 =2 p y(p>0) 的焦点为 F,准线为 I, A C…
区分题
(12分)如图,已知抛物线 E : y ^ 2 = x 与圆 M :( x -4)^ 2 +…
区分题
(12分)已知抛物线 C: y^ 2 =4 x 的焦点为 F,过点 K(-1,0) 的直线 l…

同类专题与考点

圆锥曲线综合高考真题 化归与转化高考真题参数法高考真题坐标法高考真题数形结合高考真题 忽略判别式易错题斜率不存在未讨论易错题韦达定理符号代错易错题

返回上层

数学全部真题2010年数学真题全国数学真题查看原卷:2010_旧全国 I 卷 (2010·文)