已知 $\triangle ABP$ 的三个顶点都在抛物线 $C:{x^2}= 4y$ 上,$F$ 为抛物线 $C$ 的焦点,点 $M$ 为 $AB$ 的中点,$\overrightarrow{PF}= 3\overrightarrow{FM}$.
【难度】
【出处】
2014年高考浙江卷(文)
【标注】
  • 知识点
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    解析几何
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    抛物线
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    抛物线的几何量
    >
    抛物线的基本量与几何性质
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    解析几何中的基本公式
    >
    定比分点坐标公式
  • 知识点
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    解析几何
    >
    直线与圆锥曲线
    >
    面积计算
  • 题型
    >
    解析几何
    >
    圆锥曲线的弦长与面积问题
  • 知识点
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    解析几何
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    解析几何中的基本公式
    >
    面积坐标公式
  • 知识点
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    解析几何
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    直线与圆锥曲线
    >
    联立及韦达定理
  1. 若 $|PF| = 3$,求点 $M$ 的坐标;
    标注
    • 知识点
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      解析几何
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      抛物线
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      抛物线的几何量
      >
      抛物线的基本量与几何性质
    • 知识点
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      解析几何
      >
      解析几何中的基本公式
      >
      定比分点坐标公式
    答案
    $\left(\mp\dfrac{2\sqrt 2}3,\dfrac 23\right)$
    解析
    根据题意,有 $P\left(\pm 2\sqrt 2,2\right)$,又\[\overrightarrow{PM}=-4\overrightarrow{MF},\]于是根据定比分点坐标公式,有 $M\left(\mp\dfrac{2\sqrt 2}3,\dfrac 23\right)$.
  2. 求 $\triangle ABP$ 面积的最大值.
    标注
    • 知识点
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      解析几何
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      直线与圆锥曲线
      >
      面积计算
    • 题型
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      解析几何
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      圆锥曲线的弦长与面积问题
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      解析几何
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      解析几何中的基本公式
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      面积坐标公式
    • 知识点
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      解析几何
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      直线与圆锥曲线
      >
      联立及韦达定理
    答案
    $\dfrac{256\sqrt 5}{135}$
    解析
    设点 $P(4t,4t^2)$,$A(4t_1,4t_1^2)$,$B(4t_2,4t_2^2)$.由 $\overrightarrow{PF}=3\overrightarrow{FM}$ 以及 $F(0,1)$ 可得 $M\left(-\dfrac 43t,-\dfrac 43t^2+\dfrac 43\right)$,因此$$\begin{cases} 2(t_1+t_2)=-\dfrac 43t,\\ 2(t_1^2+t_2^2)=-\dfrac 43t^2+\dfrac 43.\end{cases}$$进而\[\begin{cases} t_1+t_2=-\dfrac {2t}3,\\ t_1t_2=\dfrac{5t^2-3}{9},\end{cases}\]因此 $t_1,t_2$ 是关于 $x$ 的方程\[x^2+\dfrac{2t}3x+\dfrac{5t^2-3}{9}=0\]的两根.进而 $\triangle ABP$ 的面积\[\begin{split} S&=\dfrac 12\left|(4t_1-4t)(4t_2^2-4t^2)-(4t_2-4t)(4t_1^2-4t^2)\right|\\
    &=8|(t_1-t)(t_2-t)(t_1-t_2)|\\
    &=8\left|t^2+\dfrac{2t^2}{3}+\dfrac{5t^2-3}9\right|\cdot \sqrt{\dfrac {4t^2}9-\dfrac{20t^2-12}9}\\
    &=\dfrac{16}{27}\cdot |20t^2-3|\cdot \sqrt{3-4t^2}\\
    &=\dfrac{16}{27\sqrt{10}}\cdot \sqrt{(20t^2-3)(20t^2-3)(30-40t^2)}\\
    &\leqslant \dfrac{16}{27\sqrt{10}}\cdot \sqrt{\left(\dfrac {24}3\right)^3}\\
    &=\dfrac{256\sqrt 5}{135},\end{split}\]等号当 $t^2=\dfrac{11}{20}$ 时取得,因此所求 $\triangle ABP$ 面积的最大值为 $\dfrac{256\sqrt 5}{135}$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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