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高考数学真题:证明这条直线与圆相切,并不容易

 123xyz123 2022-02-11

这是一道高考数学真题,与抛物线、圆与及圆的切线有关,题目还是比较烧脑的,既需要解题技巧,也要有挑战复杂运算的精神。题目是这样的:

抛物线C的顶点为坐标原点O,焦点在x轴上,直线l: x=1交C于P, Q两点,且OP垂直于OQ,已知点M(2,0),且圆M与l相切.

(1)求C,圆M的方程;【第一小题都是送分题】

(2)设A1,A2,A3是C上的三个点,直线A1A2,A1A3均与圆M相切。判断直线A2A3与圆M的位置关系,并说明理由。

解:(1)【有图有真相,可以画出草图,帮助理解】

文章图片1

依题意,圆M的半径:r=2-1=1,圆M的方程为:(x-2)^2+y^2=1.

可设抛物线C的方程为:y^2=2px, 不妨设P(1, 根号(2p)), Q(1, -根号(2p)), 则

PQ=2根号(2p)=2,解得p=1/2, 所以抛物线的方程C为:y^2=x.

(2)【可以猜想,直线A2A3与圆M相切的,然后往相切去证明,结果不成立,则必有距离之间的大小关系,再判断其它位置关系。】

设A1(y1^2,y1), A2(y2^2,y2), A2(y3^2,y3), 则 直线的解析式分别为:

x/(y1+y2)-y+y1y2/(y1+y2)=0, x/(y1+y3)-y+y1y3/(y1+y3)=0, x/(y2+y3)-y+y2y3/(y2+y3)=0.

【看到这么复杂的三个解析式,可能很多人就开始敲退堂鼓了。不过千万不要放弃,继续解下去,会有意外的惊喜的。判断直线与圆的位置关系,无非判断圆心到直线的距离与半径的关系。首先由已知的相切关系,可知,】

点M到A1A2,以及A1A3的距离分别为:

|2+y1y2|/根号(1+(y1+y2)^2)=1, |2+y1y3|/根号(1+(y1+y3)^2)=1, 【对它们进行化简,两边乘以分母后,再两边同时平方,去掉根号和绝对值符号】

化得:(y1^2-1)y2^2+2y1y2+3-y1^2=0, (y1^2-1)y3^2+2y1y3+3-y1^2=0,

【两个等式非常相似,如果用y表示一式中的y2,和二式中的y3,就可以发现y2,y3是关于y的二次方程的两个根。这一步非常巧妙。】

即(y1^2-1)y^2+2y1y+3-y1^2=0有两个根y2和y3,

点M到A2A3的距离为:

|2+y2y3|/根号(1+(y2+y3)^2)=|2+(3-y12)/(y1^2-1)|/根号(1+(2y1/(y1^-1))^2)=1

所以A2A3也与圆M相切。

文章图片2

通过复杂运算,得到简单的结果,能不能给你带来一种解压的感觉呢?

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