2022 新高考Ⅰ卷 - 第11题 (多选题)

抛物线几何性质与切线判定
前置知识回顾:公式与定理 (点击展开)
  • 抛物线标准方程与准线: 对 \( x^2 = 2py \,(p > 0) \),焦点为 \( \left(0, \frac{p}{2}\right) \),准线方程为 \( y = -\frac{p}{2} \)。
  • 直线与抛物线相切判据: 联立直线与抛物线方程消元后,判别式 \( \Delta = 0 \) 且二次项系数不为 0。

11. 已知 \( O \) 为坐标原点,点 \( A(1,1) \) 在抛物线 \( C: x^2 = 2py\,(p > 0) \) 上,过点 \( B(0, -1) \) 的直线交 \( C \) 于 \( P, Q \) 两点,则 (  )

  • A. \( C \) 的准线为 \( y = -1 \)
  • B. 直线 \( AB \) 与 \( C \) 相切
  • C. \( |OP| \cdot |OQ| > |OA|^2 \)
  • D. \( |BP| \cdot |BQ| > |BA|^2 \)
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思路与规范推导

破题思路全景图

将 A(1, 1) 代入抛物线求出 p = 1/2,方程 x² = y,准线 y = -1/4,排除 A
求直线 AB 斜率 k = 2,方程 y = 2x - 1,联立判别式 Δ = 0 证明相切,B 正确
设割线方程联立韦达定理,严密推导模长乘积证明 C、D 正确
综合得出正确选项为 BCD
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❌ 选项 A 错误:

将点 \( A(1, 1) \) 代入抛物线方程 \( x^2 = 2py \),得 \( 1^2 = 2p \times 1 \implies 2p = 1 \implies p = \frac{1}{2} \)。

故抛物线方程为 \( x^2 = y \),其准线方程应为 \( y = -\frac{p}{2} = -\frac{1}{4} \)。

选项 A 称准线为 \( y = -1 \),显然错误。

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✅ 选项 B 正确:

直线 \( AB \) 过 \( A(1, 1) \) 与 \( B(0, -1) \),其斜率 \( k_{AB} = \frac{1 - (-1)}{1 - 0} = 2 \)。

故直线 \( AB \) 方程为 \( y = 2x - 1 \)。

联立直线与抛物线方程:

\[ \begin{cases} y = 2x - 1 \\ x^2 = y \end{cases} \implies x^2 - 2x + 1 = 0 \implies (x - 1)^2 = 0 \]

判别式 \( \Delta = (-2)^2 - 4 \times 1 \times 1 = 0 \),方程有唯一实数解,说明直线 \( AB \) 与抛物线相切于点 \( A \)。B 正确。

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✅ 选项 C 正确:

设过 \( B(0, -1) \) 的割线方程为 \( y = kx - 1 \),代入 \( y = x^2 \) 得 \( x^2 - kx + 1 = 0 \)。

因为割线交抛物线于两点,故 \( \Delta = k^2 - 4 > 0 \implies k^2 > 4 \)。

由韦达定理,\( x_1 + x_2 = k \),\( x_1 x_2 = 1 \)。

由于 \( P(x_1, x_1^2), Q(x_2, x_2^2) \),故:

\[ |OP|^2 = x_1^2 + x_1^4 = x_1^2(1 + x_1^2), \quad |OQ|^2 = x_2^2(1 + x_2^2) \]

\( (|OP| \cdot |OQ|)^2 = (x_1 x_2)^2 (1 + x_1^2)(1 + x_2^2) = 1 \times [1 + (x_1^2 + x_2^2) + (x_1 x_2)^2] \)。

因为 \( x_1^2 + x_2^2 = (x_1 + x_2)^2 - 2x_1 x_2 = k^2 - 2 > 4 - 2 = 2 \),

所以 \( (|OP| \cdot |OQ|)^2 = 1 + (k^2 - 2) + 1 = k^2 > 4 \implies |OP| \cdot |OQ| > 2 \)。

而 \( |OA|^2 = 1^2 + 1^2 = 2 \),因此 \( |OP| \cdot |OQ| > |OA|^2 \)。C 正确。

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✅ 选项 D 正确:

由直线参数方程或距离公式,\( |BP| \cdot |BQ| = (1 + k^2)|x_1 x_2| = 1 + k^2 \)。

因为 \( k^2 > 4 \),所以 \( |BP| \cdot |BQ| = 1 + k^2 > 5 \)。

而 \( |BA|^2 = (1 - 0)^2 + (1 - (-1))^2 = 1^2 + 2^2 = 5 \)。

所以 \( |BP| \cdot |BQ| > 5 = |BA|^2 \)。D 正确。

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正确答案:BCD

核心模型与结论

圆锥曲线割线与切线长定理演化模型:点 \( B \) 引切线 \( BA \) 及割线 \( BPQ \),在抛物线凹形特征中,割线积 \( |BP| \cdot |BQ| \) 必大于切线长平方 \( |BA|^2 \)!

易错警示与避坑

准线方程记错参数 \( p \):\( x^2 = 2py \) 的准线是 \( y = -p/2 \),不少同学误记为 \( y = -p \),导致错判 A。

高分技法与秒杀

割线定理几何不等式妙杀:由于抛物线是下凸曲线,相切是割线的极端临界状态。割线偏离切线时,割线段乘积严格单调递增,故必有 \( |BP| \cdot |BQ| > |BA|^2 \),直接秒杀选 D!

诊断与进阶指南

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