百校联考 - 第05题 (单选题)

圆锥曲线 · 抛物线焦半径转化与几何最值
前置知识回顾:公式与定理 (点击展开)
  • 抛物线标准方程与焦点准线:对于 \(y^2 = 2px\)(\(p>0\)),焦点为 \(F\left(\frac{p}{2}, 0\right)\),准线方程为 \(x = -\frac{p}{2}\)。
  • 焦半径定义性质:抛物线上任意一点 \(P\) 到焦点的距离等于该点到准线的距离,即 \(|PF| = d\)。
  • 点线距离最短原理:平面上一点到直线上所有点的距离中,垂线段最短。
已知点 \(P\) 是抛物线 \(C: y^2 = 4x\) 上任意一点,\(F\) 是抛物线 \(C\) 的焦点,点 \(Q(8, 5)\),则 \(|PF| + |PQ|\) 的最小值为
A. 8
B. 9
C. 10
D. 11
基于数学引擎的绝对精确动态绘图

思路与规范推导

破题思路全景图

确定抛物线焦点 F(1,0) 与准线 x=-1
利用定义将焦半径 |PF| 转化为点到准线距离 d
连接 Q 作准线的垂线段
计算垂线段长度 8-(-1)=9 得最小值

最优解法深度剖析

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第一步:求焦点与准线方程

由抛物线方程 \(y^2 = 4x\) 可得 \(2p = 4 \implies p = 2\)。

故焦点坐标为 \(F(1, 0)\),准线 \(l\) 的方程为 \(x = -1\)。

第二步:应用定义转化焦半径

设点 \(P\) 到准线 \(l: x = -1\) 的距离为 \(d\)。由抛物线的几何定义可知:

\[ |PF| = d. \]

因此所求目标式可等价转化为:

\[ |PF| + |PQ| = d + |PQ|. \]

第三步:几何三点共线与垂线段求极值

当且仅当从点 \(Q\) 向准线 \(l\) 作垂线,垂足为 \(H(-1, 5)\),垂线段与抛物线的交点即为取最值时的点 \(P\) 时,\(d + |PQ|\) 取得最小值,其值等于点 \(Q(8, 5)\) 到准线 \(x = -1\) 的距离:

\[ (|PF| + |PQ|)_{\min} = 8 - (-1) = 9. \]

干扰项深度排雷 (避坑指南)

误选 A 8: 误将点 \(Q\) 的横坐标 8 直接当成了最小值,忘记加上准线与原点的距离 1。

误选 C 10: 错把焦点准线算成 \(p=4 \implies x=-2\),导致算成 \(8+2=10\)。

误选 D 11: 盲目两点距离公式联立代数方程导致计算崩溃。

最终答案核对

解析阅读完毕,点击核对最终答案
正确答案:B

拓展与提炼

模型提炼
抛物线“折线变垂线”化归模型:遇到 \(|PF| + |PQ|\) 折线求和极值,秒用抛物线定义将 \(|PF|\) 换成垂直准线距离,最小值恒为点 \(Q\) 到准线距离 \(x_Q + \frac{p}{2}\)。
易错警示
注意点 \(Q\) 必须在抛物线外侧(代入 \(5^2 - 4 \times 8 = 25 - 32 < 0\) 确实在外部),垂线与抛物线必有交点。
提速技巧
秒杀公式:标准开口向右抛物线,外侧一点求焦点和极小值,直接 \(x_Q + \frac{p}{2} = 8 + 1 = 9\),无需草稿,3秒得解!

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