已知曲线 $\varGamma$ 上的点到点 $F\left(0,1\right)$ 的距离比它到直线 $y = - 3$ 的距离小 $2$.
【难度】
【出处】
2014年高考福建卷(文)
【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
    >
    切线方程
  • 题型
    >
    解析几何
    >
    圆锥曲线的弦长与面积问题
  1. 求曲线 $\varGamma$ 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
    $x^2=4y$
    解析
    根据题意,曲线 $\varGamma$ 是 $F(0,1)$ 为焦点,直线 $y=-1$ 为准线的抛物线,因此其方程为 $x^2=4y$.
  2. 曲线 $\varGamma$ 在点 $P$ 处的切线 $l$ 与 $x$ 轴交于点 $A$.直线 $y = 3$ 分别与直线 $l$ 及 $y$ 轴交于点 $M$,$N$.以 $MN$ 为直径作圆 $C$,过点 $A$ 作圆 $C$ 的切线,切点为 $B$,试探究:当点 $P$ 在曲线 $\varGamma$ 上运动(点 $P$ 与原点不重合)时,线段 $AB$ 的长度是否发生变化?证明你的结论.
    标注
    • 知识点
      >
      解析几何
      >
      直线与圆锥曲线
      >
      切线方程
    • 题型
      >
      解析几何
      >
      圆锥曲线的弦长与面积问题
    答案
    $\big|AB\big|$ 为定值 $6$
    解析
    $\big|AB\big|$ 为定值,证明如下.
    设 $P(4t,4t^2)$,则抛物线 $\varGamma$ 在 $P$ 处的切线方程为$$y=2t(x-4t)+4t^2,$$即 $y=2tx-4t^2$.因此点 $A$ 的坐标为 $A(2t,0)$.
    进而点 $M,N$ 的坐标分别为 $M\left(2t+\dfrac{3}{2t},3\right)$,$N(0,3)$,因此圆 $C$ 的半径 $r=t+\dfrac 3{4t}$.
    于是线段 $AB$ 的长,即切线长满足$$\big|AB\big|^2=\big|AC\big|^2-r^2=\left(t-\dfrac 3{4t}\right)^2+9-\left(t+\dfrac{3}{4t}\right)^2=6,$$为定值,因此命题得证.
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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