设抛物线 $C:y=x^2$ 的焦点为 $F$,动点 $P$ 在直线 $l:x-y-2=0$ 上运动,过点 $P$ 作抛物线 $C$ 的两条切线 $PA,PB$ 且与抛物线分别相切于点 $A,B$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
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    解析几何
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    轨迹问题
  • 知识点
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    解析几何
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    直线与圆锥曲线
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    切线方程
  • 知识点
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    解析几何
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    抛物线
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    抛物线的性质
    >
    抛物线的光学性质
  • 题型
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    解析几何
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    圆锥曲线的性质证明问题
  1. 求 $\triangle APB$ 的重心 $G$ 的轨迹方程;
    标注
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      解析几何
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      轨迹问题
    • 知识点
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      解析几何
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      直线与圆锥曲线
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      切线方程
    答案
    $y=\dfrac 43x^2-\dfrac 13x+\dfrac 23$
    解析
    设 $A\left(a,a^2\right)$,$B\left(b,b^2\right)$,则$$PA:y+a^2=2ax,PB:y+b^2=2bx,$$于是 $P\left(\dfrac{a+b}2,ab\right)$.设 $G(x,y)$,则$$\begin{cases} x=\dfrac13\left(a+b+\dfrac{a+b}2\right)=\dfrac {a+b}{2},\\ y=\dfrac 13\left(a^2+b^2+ab\right),\end{cases}$$又 $P$ 点在直线 $x-y-2=0$ 上,于是$$\dfrac{a+b}2-ab-2=0,$$消去 $a+b,ab$,可得所求的轨迹方程为 $y=\dfrac 43x^2-\dfrac 13x+\dfrac 23$.
  2. 求证:$\angle PFA=\angle PFB$.
    标注
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      解析几何
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      抛物线
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      抛物线的性质
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      抛物线的光学性质
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      解析几何
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      圆锥曲线的性质证明问题
    答案
    解析
    分别作焦点 $F$ 关于直线 $PA$ 和 $PB$ 的对称点 $F_1$ 和 $F_2$,连接 $F_1A,F_1P,F_2B,F_2P,F_1F_2$,如图.由抛物线的光学性质(因为从焦点射入的直线经抛物线反射后与轴平行,所以 $FA$ 关于切线 $AP$ 的对称直线平行于抛物线的轴)可得 $AF_1\parallel OF\parallel BF_2$,$F_1,F_2$ 均在抛物线的准线上(因为 $FA=AF_{1}$,且 $AF_1$ 与 $y$ 轴平行),于是 $|PF_1|=|PF|=|PF_2|$,$\angle PF_1F_2=\angle PF_2F_1$,从而$$\angle AF_1P=\angle BF_2P=\angle AFP=\angle BFP,$$原命题得证.
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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