如图,已知抛物线 $x^2=y$,点 $A\left(-\dfrac 12,\dfrac 14\right)$,$B\left(\dfrac 32,\dfrac 94\right)$,抛物线上的点 $P(x,y)$($-\dfrac 12<x<\dfrac 32$).过点 $B$ 作直线 $AP$ 的垂线,垂足为 $Q$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    直线
    >
    直线的几何量
    >
    直线的斜率
  • 题型
    >
    解析几何
    >
    圆锥曲线中的参数取值及范围问题
  • 知识点
    >
    不等式
    >
    常用不等式
    >
    均值不等式
  1. 求直线 $AP$ 斜率的取值范围;
    标注
    • 知识点
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      解析几何
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      直线
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      直线的几何量
      >
      直线的斜率
    答案
    $(-1,1)$
    解析
    直线 $AP$ 的斜率\[k=\dfrac{x^2-\dfrac 14}{x-\left(-\dfrac 12\right)}=x-\dfrac 12,\]取值范围为 $(-1,1)$.
  2. 求 $|PA|\cdot |PQ|$ 的最大值.
    标注
    • 题型
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      解析几何
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      圆锥曲线中的参数取值及范围问题
    • 知识点
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      不等式
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      常用不等式
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      均值不等式
    答案
    $\dfrac{27}{16}$
    解析
    根据题意,有\[\begin{split}
    |PA|\cdot |PQ|&=-\overrightarrow{PA}\cdot \overrightarrow{PQ}\\
    &=-\overrightarrow{PA}\cdot \overrightarrow{PB}\\
    &=\left(x+\dfrac 12\right)\left(\dfrac 32-x\right)+\left(x^2-\dfrac 14\right)\left(\dfrac 94-x^2\right)\\
    &=\left(x+\dfrac 12\right)\left(\dfrac 32-x\right)\left[1+\left(x-\dfrac 12\right)\left(\dfrac 32+x\right)\right]\\
    &=\left(x+\dfrac 12\right)^3\left(\dfrac 32-x\right)\\
    &=\dfrac 13\left(x+\dfrac 12\right)\left(x+\dfrac 12\right)\left(x+\dfrac 12\right)\left(\dfrac 92-3x\right)\\
    &\leqslant \dfrac 13\left(\dfrac {3x+\dfrac 32+\dfrac 92-3x}{4}\right)^4\\
    &=\dfrac{27}{16},
    \end{split}\]等号当且仅当 $x=1$ 时取得.因此所求的最大值为 $\dfrac{27}{16}$.
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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