本题导读

本题是 1978 年压轴题,研究抛物线族 的顶点轨迹及与一族平行线相交时截得弦长的不变性。

📌【题干】

Question

(1978年全国卷) 7. 已知函数 ( 为实数).

(1) 是什么数值时, 的极值是 ?

(2) 求证:不论 是什么数值,函数图象(即抛物线)的顶点都在同一条直线 上,画出 、、 时抛物线的草图,来检验这个结论;

(3) 平行于 的直线中,哪些与抛物线相交,哪些不相交?求证:任一条平行于 而与抛物线相交的直线,被各抛物线截出的线段都相等.

🔍【思路分析】

破题导航

配方得顶点式 ,顶点 。(1) 极值为 即 ,。(2) 消去 得 。(3) 设平行线 即 ,联立判别式得 相交;用弦长公式得弦长 ,与 无关。

✅【答案】

Success

(1) ;(2) 顶点均在直线 上;(3) 直线 当 时相交, 时不相交;相交时截得弦长为 ,与各抛物线无关

✍【详细解析】

Abstract

。 (1) 抛物线开口向上,极小值为 。令 ,得 。 (2) 顶点坐标为 。设顶点坐标为 ,则 ,。消去 :由 得 ,代入 得 。所以顶点在直线 上。 (3) 平行于 的直线可设为 ,即 。联立 得 ,即 ,亦即 。 当 即 时方程有实根,直线与抛物线相交;当 时不相交。 设交点为 ,则 ,,。 因为直线斜率为 ,弦长 (当 )。 结果不含 ,故被各抛物线截出的线段都相等。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:二次函数与抛物线

核心方法:配方求顶点,消去参数 得顶点所在直线,再联立平行线求弦长

避坑指南:弦长计算要利用顶点轨迹直线与抛物线的对称性

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:抛物线族性质

结论推广:含参抛物线顶点共线的证明

方法推广:配方、消参、弦长公式

🔗【关联脉络】

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