平面直角坐标系中 $xOy$ 中,$P$ 是不在 $x$ 轴上的一个动点,过 $P$ 作抛物线 $y^2=4x$ 的两条切线,切点设为 $A,B$,且直线 $PO\perp AB$ 于 $Q$,$R$ 为直线 $AB$ 与 $x$ 轴的交点.
【难度】
【出处】
2014年全国高中数学联赛(一试)
【标注】
  • 题型
    >
    解析几何
    >
    圆锥曲线的定点定值问题
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    直线与圆锥曲线
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    切点弦方程
  • 知识点
    >
    函数
    >
    函数的图象与性质
    >
    函数的最值和值域
  • 方法
    >
    思考方式
    >
    数学建模
  1. 求证:$R$ 是定点;
    标注
    • 题型
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      解析几何
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      圆锥曲线的定点定值问题
    • 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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      切点弦方程
    答案
    定点 $R(2,0)$
    解析
    设 $P(m,n)$,则 $AB:ny=2(x+m)$,根据题意,直线 $PO$ 与直线 $AB$ 垂直,于是\[\dfrac nm\cdot \dfrac 2n=-1,\]因此 $m=-2$.进而 $R(2,0)$ 为定点.
  2. 求 $\dfrac{PQ}{QR}$ 的最小值.
    标注
    • 知识点
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      函数
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      函数的图象与性质
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      函数的最值和值域
    • 方法
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      思考方式
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      数学建模
    答案
    $2\sqrt 2$
    解析
    设直线 $AB$ 的倾斜角为 $\theta$,根据对称性,不妨设 $\theta$ 为锐角.此时有直线 $AB$ 的斜率\[\tan\theta=\dfrac 2n.\]而 $PQ$ 为点 $P$ 到直线 $AB$ 的距离\[PQ=\dfrac{n^2+8}{\sqrt{4+n^2}},\]因此\[\dfrac{PQ}{QR}=\dfrac{PQ}{OR}\cdot \dfrac{1}{\cos\theta}=\dfrac{n^2+8}{2\sqrt{4+n^2}}\cdot \sqrt{\dfrac 4{n^2}+1}=\dfrac n2+\dfrac 4n\geqslant 2\sqrt 2,\]等号当 $n=2\sqrt 2$ 时取得.因此所求的最小值为 $2\sqrt 2$.
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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