本题导读
本题考查抛物线的几何性质(准线方程),以及圆的标准方程与一般方程。
📌【题干】
Question
(1992年全国卷(理)) 圆心在抛物线 上,且与 轴和该抛物线的准线都相切的一个圆的方程是 ()
A. B. C. D.
🔍【思路分析】
破题导航
- 确定抛物线准线:由抛物线 可知 ,进而得出其准线方程为 。
- 设圆心坐标并利用切线条件:设圆心为 ,半径为 。
- 圆与 轴相切 ;
- 圆与准线 相切 。
- 联立方程组求解:由于圆心在抛物线上,满足 ,结合 联立求出 和 。
✅【答案】
Success
D
✍【详细解析】
Abstract
解: 对于抛物线 ,其标准形式为 , 由此可得 。 所以该抛物线的准线方程为:
设所求圆的圆心坐标为 ,半径为 。 因为圆心在抛物线上,所以满足: y_0^2 = 2x_0 \implies x_0 = \frac{y_0^2}{2} \ge 0 \tag{1}
根据圆的相切几何性质:
- 圆与 轴相切,圆心到 轴的距离等于半径: R = |y_0| \implies R^2 = y_0^2 \tag{2}
- 圆与准线 相切,圆心到准线的距离等于半径: R = \left|x_0 - \left(-\frac{1}{2}\right)\right| = x_0 + \frac{1}{2} \quad (\text{因为 } x_0 \ge 0) \tag{3}
由 (2) 和 (3) 可得:
将 (1) 式 代入上式中: 两边同乘以 2 并移项整理:
解得:
将 代入各相关量中:
- 半径
- 横坐标
取一组圆心坐标(例如 对应的第一象限解),圆心为 ,半径 。 写出圆的标准方程: 展开并化简为一般方程:
比对选项,该方程完全对应选项 D。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:抛物线的标准方程与几何要素(准线),圆的一般方程与切线几何约束。
- 核心方法:
- 坐标解析法:将图形位置关系精准转化为含绝对值号的代数方程组。
- 特征值检验排除法技巧):四个选项中, 与 的一次项系数各不相同。将求出的圆心坐标 代入一般式公式 , 。 可得 , ,即包含 。排除 B 选型。 再将 代入 C 和 D 的常数项验证: 对于 D: ,完美契合,直接。
- 避坑指南:求准线时容易把 记错成 ,错算为 ,进而导致后面联立方程无法得出正确选项。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:本题属于解析几何中“圆与抛物线综合”的传统中档题。直接源于教材中“抛物线的简单几何性质”一节中关于准线距离与定义应用的综合训练。
- 结论推广:若将圆心所在的曲线推广为任意抛物线 (),且要求圆与 轴及准线均相切,则圆心的纵坐标总满足 ,半径 ,圆心横坐标 。其标准方程推广通式为 。
🔗【关联脉络】
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