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抛物线问题之“一题多解”赏析
■上海市嘉定区安亭高级中学 陈春霞
“一题多解”是一种发散性思维,也是数
学解题的最高境界。“一题多解”不仅能建立
知识之间的联系,培养数学探究精神,而且能
让我们感受到数学的神奇与奥妙,激发对数
学的热爱。下面让我们赏析几道抛物线问题
的“一题多解”。
一、方程问题
例 1 设抛物线C:y2=2px(p>0)的
焦点为F,点M 在抛物线C 上,|MF|=5,若
以 MF 为直径的圆过点A(0,2),则抛物线C
的方程为 。
思路1:设出点M 坐标,利用抛物线定义
与两条直线垂直得到方程组求解。这里利用
了直径所对应的圆周角为直角这一性质。
图1
解法1:如图1所示,设点
M 的 坐 标 为(a, 2pa),则
2pa-2
a
· 2
-p2
=-1,
a+p2=5
,
易
得ap=8。结合a+
p
2=5
,解得
p=2,
a=4 或
p=8,
a=1。
所以y2=4x 或y2=16x。
思路2:由“以 MF 为直径的圆与y 轴相
切”,可得圆心纵坐标为2,M 点的纵坐标为
4,利用焦半径公式x0+
p
2=5
求解。
图2
解法2:如图2所示,设点
M y
2
0
2p
,y0 ,易知以 MF 为直
径的圆与y 轴相切,切点坐标
为A(0,2),所以yA=2,y0=
2yA=4,M
8
p
,4 。由抛物线
的定义知|MF|=5,故
8
p
+p2=5
,解得p=2
或p=8。
所以y2=4x 或y2=16x。
思路3:设出点M 的坐标,利用AM,AF
的数量积为零,及|MF→|=5求解。
解 法 3:设 点 M y
2
0
2p
,y0 ,易 知
F p2
,0 ,A(0,2),|MF→|=5。
由|AF|2+|AM|2=|FM|2 和 AM→·
AF→=0,可得
4+ p2
2
+ y
2
0
2p
2
+(y0-2)2=25,
y20
2p
,y0-2 · p2,-2 =0。
解得y0=4,p=8或p=2,所以y2=4x
或y2=16x。
思路4:由直线 AO 与以 MF 为直径的
圆 相 切 得 到 ∠OAF = ∠AMF,应 用
sin
∠OAF=sin
∠AMF 求解。
图3
解法4:如图3所示,易知
以 MF 为直径的圆与y 轴相
切,可得切点 A 的坐标为(0,
2),∠OAF=∠AMF。
在Rt△AOF中,sin
∠OAF
=
|OF|
|AF|=
p
2
4+p
2
4
。
在Rt△AMF 中,sin
∠AMF=
|AF|
|MF|=
4+p
2
4
5
。已知sin
∠OAF=sin
∠AMF,解
得p=2或p=8。故y2=4x 或y2=16x。
点评:求圆锥曲线的标准方程,常 用 待
定系数法或利用圆锥曲线的定义。本题解
法的实质都是待定系数法,不同之处在于对
条件的 转 化 的 方 向 或 形 式 不 一 样。解 法1
与解法2主要从代数的角度考虑,侧重于代
数的运算,区别在于解法1把直角转化为斜
率之积等于-1。解法3采用了向量法,体
现了向量的“工具性”。解法4应用三角函
数的关系求解,建立了几何图形与三角函数
之间的联系。
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解题篇 经典题突破方法
高二数学 2024年1月
二、最值问题
例 2 已知抛物线y2=2px(p>0)的焦
点为F,准线为l,A,B 是抛物线上两动点,且
∠AFB=
π
3
,设线段AB 的中点M 在l上的投
影为点N,则
|MN|
|AB|
的最大值为( )。
A.4 B.1 C.2 D.3
思路1:将问题聚焦在三角形中,利用抛
物线定义、余弦定理及基本不等式求解。
解法1:设|AF|=a,|BF|=b,所以
|MN|=
a+b
2
,|AB|= a2+b2-ab。
|MN|
|AB| =
1
2
· a+b
a2+b2-ab
=
1
2
·
a+b
(a+b)2-3ab
≤
1
2
· a+b
1
2
(a+b)
=1。选B。
思路2:将问题聚焦在三角形中,利用抛
物线的定义、正弦定理,以及三角函数的有界
性求解。
解法2:易知|MN|=
|AF|+|BF|
2
,在
△ABF 中使用正弦定理得:
|MN|
|AB|=
|AF|+|BF|
2|AB|
=
sin
∠ABF+sin
∠BAF
2sin
∠AFB
=
sin
∠ABF+sin
2π
3-∠ABF
2×
3
2
=sin ∠ABF+
π
6 ≤1。故选B。
点评:解法1与解法2将问题聚焦在三
角形中,利用正弦、余弦定理,再利用三角函
数的有界性和基本不等