已知点 $M\left( {1 , y} \right)$ 在抛物线 $C:{y^2} = 2px(p > 0)$ 上,$M$ 点到抛物线 $C$ 的焦点 $F$ 的距离为 $2$,直线 $l:y =- \dfrac{1}{2}x + b$ 与抛物线交于 $A,B$ 两点.
【难度】
【出处】
2011年南京理工大学自主招生暨保送生考试数学试题
【标注】
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    抛物线
    >
    抛物线的方程
    >
    抛物线的标准方程
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    直线与圆锥曲线
    >
    联立及韦达定理
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    >
    圆的方程
    >
    圆的标准方程
  • 知识点
    >
    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
    >
    不等式
    >
    常用不等式
    >
    均值不等式
  1. 求抛物线 $C$ 的方程;
    标注
    • 知识点
      >
      解析几何
      >
      抛物线
      >
      抛物线的方程
      >
      抛物线的标准方程
    答案
    ${y^2} = 4x$
    解析
    因为 $1 + \dfrac{p}{2} = 2$,所以 $p = 2$,抛物线 $C$ 的方程为 ${y^2} = 4x$.
  2. 若以 $AB$ 为直径的圆与 $x$ 轴相切,求该圆的方程;
    标注
    • 知识点
      >
      解析几何
      >
      直线与圆锥曲线
      >
      联立及韦达定理
    • 知识点
      >
      解析几何
      >
      >
      圆的方程
      >
      圆的标准方程
    答案
    ${\left( {x - \dfrac{{24}}{5}} \right)^2} + {\left( {y + 4} \right)^2} = 16$
    解析
    根据中点弦结论 $AB$ 的中点 $M$ 满足 ${y_M} = 2 \cdot \left( { - 2} \right) =- 4$,于是 ${x_M} = 2\left( {b + 4} \right) $,半径为 $ 4$.
    另一方面,联立直线方程与抛物线方程,有$$ {\left({ - \dfrac{1}{2}x + b} \right)^2} = 4x,$$即$$ \dfrac{1}{4}{x^2} - \left({b + 4} \right)x + {b^2} = 0.$$所以$$ \left| {AB} \right| = \sqrt {1 + {{\left({ - \dfrac{1}{2}} \right)}^2}}\cdot \dfrac{{\sqrt {{{\left({b + 4} \right)}^2} - {b^2}} }}{{\frac{1}{4}}} = 2\sqrt 5\cdot \sqrt {8b + 16} = 8,$$解得 $b =- \dfrac{8}{5}$.
    因此圆的方程为 ${\left( {x - \dfrac{{24}}{5}} \right)^2} + {\left( {y + 4} \right)^2} = 16$.
  3. 若直线 $l$ 与 $y$ 轴负半轴相交,求 $\triangle AOB$ 面积的最大值.
    标注
    • 知识点
      >
      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
      >
      不等式
      >
      常用不等式
      >
      均值不等式
    答案
    $\dfrac{{32\sqrt 3 }}{9}$
    解析
    $\triangle AOB$ 的面积\[\begin{split}{S_{\triangle AOB}} &= \dfrac{1}{2} \cdot 2\sqrt 5\cdot \sqrt {8b + 16}\cdot \dfrac{{ - b}}{{\sqrt {1 + {{\left( { - \dfrac{1}{2}} \right)}^2}} }}\\& = 4\sqrt {\left( { - b} \right) \cdot \left( { - b} \right) \cdot \left( {2b + 4} \right)} \\& \leqslant 4\sqrt {{{\left( {\dfrac{4}{3}} \right)}^3}}= \dfrac{{32\sqrt 3 }}{9}.\end{split}\]当且仅当 $b =- \dfrac{4}{3}$ 时取得等号.
    因此 ${S_{\triangle AOB}}$ 的最大值为 $\dfrac{{32\sqrt 3 }}{9}$.
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 问题3 答案3 解析3 备注3
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