例题 01 过给定轴上点的直线
在平面直角坐标系中,过点的直线与抛物线相交于点,.
(1)若直线的斜率为,求;
(2)求证:.
答案与解析
(1)。 斜率1给 。代入 得 ,,根和6、根积4。于是

(2)证明 。 水平线只有一个交点,不合两点条件;其余过 的直线全部写成 ,,包括 的竖直线。代入得
由此
不在 上,故 均不是 ,两条真实直线因此垂直。 不是焦点 ,不能用焦点弦和式;图仅作构型示意,计算条件来自题干。
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先用真实两端点定义弦,再用点差与根和积;中点候选线还要证明它确实截得两点。
本页在平面直角坐标系中讨论真抛物线 y2=2px,p>0。普通弦由两不同曲线点 A,B 组成;过焦点且焦点在线段内部时才可用焦点弦的长度加法。普通弦不能默认经过焦点。
相同 y 唯一决定 x=y2/(2p),所以两不同端点的 y 必不同,弦所在直线不可能水平。全部两点弦都能写成 x=my+b,m=0 正好包含竖直方向。水平线仅有一个曲线点,不是弦;切线重根也不是两点弦。
若用 y=kx+b,有 y1−y2=k(x1−x2),故
AB2=(1+k2)(x1−x2)2=(1+k2)[(x1+x2)2−4x1x2].
最后一步只是展开平方:根和平方减四倍根积等于根差平方。竖直线不能套这个有限斜率式;换成 x=my+b,则
y2−2pmy−2pb=0,S=y1+y2=2pm,Q=y1y2=−2pb,
Δ=4p2m2+8pb>0,AB=(1+m2)(S2−4Q).
这是首项系数为1的真二次式,Δ>0 才给两实端点;长度取非负平方根,不能另保留负值。
设弦中点 H=(u,v)。两端点方程相减,利用 y1+y2=2v,得
(y1−y2)2v=2p(x1−x2).
因为 p>0,可除以 p;因为两端点不同,可用非零 y1−y2 确定方向。因此候选弦为
x−u=pv(y−v).
不除以未知 v:v=0 时直接得到竖直线 x=u。若先除 x1−x2 或写有限斜率,会漏掉这种合法方向。
代候选线回曲线:
y2−2vy−2pu+2v2=0,Δ=4(2pu−v2).
因此有两点弦的充要条件是 2pu>v2。等号给一个重合点,候选线成为该点切线;小于0没有实端点。充分性也不能只喊“判别式正”:两根和 2v,各自 x=u+(v/p)(y−v),故 x1+x2=2u,实际中点确为 H。特别地,v=0 时 u>0 得竖直真弦。
在平面直角坐标系xOy中,过点T(2,0)的直线l与抛物线C:y2=2x相交于点A,B.
(1)若直线l的斜率为1,求∣AB∣;
(2)求证:OA⊥OB.
(1)AB=210。 斜率1给 y=x−2。代入 y2=2x 得 x2−6x+4=0,Δ=20>0,根和6、根积4。于是
AB=262−4⋅4=210.

(2)证明 OA⊥OB。 水平线只有一个交点,不合两点条件;其余过 T 的直线全部写成 x=2+ty,t∈R,包括 t=0 的竖直线。代入得
y2−2ty−4=0,Δ=4t2+16>0,
y1+y2=2t,y1y2=−4.
由此
x1x2=(2+ty1)(2+ty2)=4+2t(2t)+t2(−4)=4,
OA⋅OB=x1x2+y1y2=0.
O 不在 x=2+ty 上,故 A,B 均不是 O,两条真实直线因此垂直。T=(2,0) 不是焦点 (1/2,0),不能用焦点弦和式;图仅作构型示意,计算条件来自题干。
已知抛物线C:y2=4x.
(1)若直线l与抛物线C交于M、N两点,MN的中点为(6,2),求直线l的方程;
(2)求过点P(−2,1)的抛物线C的切线方程.
(1)x−y−4=0。 水平线不成两点弦,设 x−6=m(y−2),代入得
y2−4my+8m−24=0,Δ=16(m2−2m+6)>0.
中点纵坐标为2,故根和 4m=4,得 m=1。候选线 x−y−4=0 对应 Δ=80>0;端点为 (6±25,2±25),各自满足曲线,平均坐标确为 (6,2)。
(2)x+y+1=0 或 x−2y+4=0。 P=(−2,1) 不在曲线上,不能直接套“曲线上点的切线式”。水平线 y=1 唯一交点但不相切;其余过 P 的直线均可写 x+2=t(y−1),包括竖直线。联立得
y2−4ty+4t+8=0,Δ=16(t+1)(t−2).
这是真二次式,切线条件 Δ=0 给 t=−1,2,即上述两线。重根分别 y=−2,4,切点分别 (1,−2),(4,4),均在曲线上且两线均过 P。代线后分别为 (y+2)2=0、(y−4)2=0,验证接触;所有非水平方向已覆盖,恰有这两条。
只求候选线而不联立,会把切线或无实交点的线当作弦。中点在曲线上,即 2pu=v2,只有退化点;只有严格大于才有两个不同端点。还要用根和及横坐标参数反核中点,而不只看候选线经过 H。
v=0、x 差为0,都可能对应合法竖直弦。用 x−u=(v/p)(y−v) 不必除 v;两不同曲线点的 y 差必非零,是统一处理方向的依据。方程降为一个交点时则真没有弦,不可硬套根差公式。
若 F 不在弦所在直线上,三角不等式严格给 AB<AF+BF,经 F 的折线不能替直线段。焦点弦最短长是通径长 2p,普通弦却可趋于0:取曲线点 O 与 (ε2/(2p),ε),ε=0,它们不同且距离趋于0,但真弦长度不取0。焦点弦须额外满足过焦点与焦点在两端点之间,见焦点弦条件。