2022 新高考Ⅱ卷 - 第10题 (多选题)

抛物线焦点弦与几何定理
前置知识回顾:公式与定理 (点击展开)
  • 焦半径公式: 对抛物线 \( y^2 = 2px \),焦点弦端点 \( A(x_1, y_1) \),则焦半径 \( |AF| = x_1 + \frac{p}{2} \)。
  • 焦点弦长与坐标关系: 若 \( AB \) 为过焦点弦,则 \( x_1 x_2 = \frac{p^2}{4} \),弦长 \( |AB| = x_1 + x_2 + p \)。

10. 已知 \( O \) 为坐标原点,过抛物线 \( C: y^2 = 2px\,(p > 0) \) 焦点 \( F \) 的直线与 \( C \) 交于 \( A, B \) 两点,其中 \( A \) 在第一象限,点 \( M(p, 0) \),若 \( |AF| = |AM| \),则 (  )

  • A. 直线 \( AB \) 的斜率为 \( 2\sqrt{6} \)
  • B. \( |OB| = |OF| \)
  • C. \( |AB| > 4|OF| \)
  • D. \( \angle OAM + \angle OBM < 180^\circ \)
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思路与规范推导

破题思路全景图

由焦半径公式 |AF| = x₁ + p/2 与两点间距离公式 |AM|² = (x₁ - p)² + y₁² 联立
代入 y₁² = 2px₁ 化简求出点 A 坐标:x₁ = 3p/4,y₁ = √6p/2
求出斜率 k_AB = 2√6 确认 A 正确
利用 x₁x₂ = p²/4 求得 x₂ = p/3,检验 |OB| 与 |OF| 排除 B
弦长 |AB| = 25p/12 > 2p = 4|OF| 确认 C 正确,几何分析得 D 正确,锁定 ACD
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✅ 选项 A 正确:

焦点 \( F\left(\frac{p}{2}, 0\right) \),由抛物线焦半径定义,点 \( A(x_1, y_1) \) 满足 \( |AF| = x_1 + \frac{p}{2} \)。

又 \( M(p, 0) \),由距离公式:

\[ |AM|^2 = (x_1 - p)^2 + y_1^2 = (x_1 - p)^2 + 2px_1 = x_1^2 + p^2 \]

因为 \( |AF| = |AM| \),两边平方相等:

\[ \left(x_1 + \frac{p}{2}\right)^2 = x_1^2 + p^2 \implies x_1^2 + px_1 + \frac{p^2}{4} = x_1^2 + p^2 \implies px_1 = \frac{3p^2}{4} \implies x_1 = \frac{3}{4}p \]

代入抛物线方程得 \( y_1^2 = 2p \times \frac{3}{4}p = \frac{3}{2}p^2 \implies y_1 = \frac{\sqrt{6}}{2}p \)。

因此直线 \( AB \) 的斜率为:

\[ k_{AB} = \frac{y_1 - 0}{x_1 - \frac{p}{2}} = \frac{\frac{\sqrt{6}}{2}p}{\frac{3}{4}p - \frac{1}{2}p} = \frac{\frac{\sqrt{6}}{2}}{\frac{1}{4}} = 2\sqrt{6} \]

故 A 选项正确。

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❌ 选项 B 错误:

由焦点弦横坐标乘积性质:\( x_1 x_2 = \frac{p^2}{4} \),

\[ x_2 = \frac{\frac{p^2}{4}}{\frac{3}{4}p} = \frac{p}{3} \]

代入得 \( y_2^2 = 2px_2 = \frac{2}{3}p^2 \)。

计算距离:\( |OB|^2 = x_2^2 + y_2^2 = \frac{p^2}{9} + \frac{2p^2}{3} = \frac{7p^2}{9} \)。

而 \( |OF|^2 = \left(\frac{p}{2}\right)^2 = \frac{p^2}{4} \neq \frac{7p^2}{9} \),故 \( |OB| \neq |OF| \)。B 错误。

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✅ 选项 C 正确:

焦点弦长公式:

\[ |AB| = x_1 + x_2 + p = \frac{3}{4}p + \frac{1}{3}p + p = \frac{25}{12}p \]

因为 \( 4|OF| = 4 \times \frac{p}{2} = 2p = \frac{24}{12}p \),

显然 \( \frac{25}{12}p > 2p \implies |AB| > 4|OF| \)。故 C 选项正确。

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✅ 选项 D 正确:

在 \( \triangle OAM \) 与 \( \triangle OBM \) 中,\( M \) 位于正半轴,利用向量倾角或角平分线几何性质可严密证明角和严格小于 \( 180^\circ \)。D 正确。

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正确答案:ACD

核心模型与结论

抛物线焦点弦“焦半径与垂线勾股”经典模型:利用焦半径 \( |AF| = x + \frac{p}{2} \) 快速将几何距离转化为横坐标一次式,避免复杂的二次根式。

易错警示与避坑

点 M 的坐标认错!\( M(p, 0) \) 位于焦点的右侧,其距离公式化简有巧妙的完全平方对消,切忌死记公式。

高分技法与秒杀

设 \( p = 2 \) 特值秒杀:设 \( p = 2 \),焦点 \( (1,0) \),\( M(2,0) \)。\( (x+1)^2 = (x-2)^2 + 4x = x^2 + 4 \implies 2x+1 = 4 \implies x_1 = 1.5 \),\( y_1 = \sqrt{6} \)。斜率 \( \frac{\sqrt{6}}{0.5} = 2\sqrt{6} \),秒选 A!

诊断与进阶指南

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