题目内容
(本小题满分14分)已知直线
上有一个动点
,过点
作直线
垂直于
轴,动点
在
上,且满足
(
为坐标原点),记点
的轨迹为
.
(1)求曲线
的方程;
(2)若直线
是曲线
的一条切线,当点
到直线
的距离最短时,求直线
的方程.
(1)
;(2)
或
.
【解析】
试题分析:本题主要考查抛物线的标准方程、点到直线的距离公式、向量的数量积、均值定理等基础知识,考查学生的分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力. 第一问,设出P、Q点坐标,由题意知,
,利用两直线的斜率相乘为-1,得到曲线C的方程;第二问,设出直线
的方程,与曲线C的方程联立,由于直线
是曲线
的一条切线,所以
,解出
,再利用点到直线的距离公式求出点
到直线
的距离d,利用均值定理求出d的最小值,并求出等号成立的条件,即k的值,从而得到直线
的方程.
试题解析:(1)设点
的坐标为
,则点
的坐标为
.
∵
,
∴
. (或者用向量:
,且
得出)
当
时,得
,化简得
. 2分
当
时,
、
、
三点共线,不符合题意,故
.
∴曲线
的方程为![]()
. 4分
(2)解法1:∵ 直线
与曲线
相切,
∴直线
的斜率存在.
设直线
的方程为
, 5分
由
得
.
∵ 直线
与曲线
相切, 则
,即
.
∴ 直线
的方程为
6分
∴ 点
到直线
的距离![]()
7分
8分
9分
. 10分
当且仅当
,即
时,等号成立.此时
. 12分
∴直线
的方程为
或
. 14分
解法2:由
,得
, 5分
∵直线
与曲线
相切, 设切点
的坐标为
,其中
,
则直线
的方程为:
,化简得
. 6分
点
到直线
的距离![]()
7分
8分
9分
. 10分
当且仅当
,即
时,等号成立. 12分
∴直线
的方程为
或
. 14分
解法3:由
,得
, 5分
∵直线
与曲线
相切, 设切点
的坐标为
,其中
,
则直线
的方程为:
,化简得
. 6分
点
到直线
的距离![]()
7分
8分
9分
. 10分
当且仅当
,即
时,等号成立,此时
. 12分
∴直线
的方程为
或
. 14分
考点:抛物线的标准方程、点到直线的距离公式、向量的数量积、均值定理.