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2023年高考数学上海20

  2023-07-08 14:29:52  

(18分)已知抛物线Γ:y2=4x,在Γ上有一点A位于第一象限,设A的纵坐标为a(a>0)
(1)若A到抛物线Γ准线的距离为3,求a的值;
(2)当a=4时,若x轴上存在一点B,使AB的中点在抛物线Γ上,求O到直线AB的距离;
(3)直线l:x=3,抛物线上有一异于点A的动点PP在直线l上的投影为点H,直线AP与直线l的交点为Q.若在P的位置变化过程中,|HQ|>4恒成立,求a的取值范围.
答案:(1)a=22;(2)41313;(3)(02]
分析:(1)根据题意可得点A的横坐标为2,将其代入抛物线的方程,即可求得a的值;
(2)易知A(4,4),设B(b,0),由AB的中点在抛物线上,可得b的值,进而得到直线AB的方程,再由点到直线的距离公式得解;
(3)设P(t24,t),A(a24,a),H(3,t)(ta),表示出直线AP的方程,进一步表示出点Q的坐标,再根据|HQ|>4恒成立,结合基本不等式即可得到a的范围.
解:(1)抛物线Γ:y2=4x的准线为x=1
由于A到抛物线Γ准线的距离为3,
则点A的横坐标为2,则a2=4×2=8(a>0)
解得a=22
(2)当a=4时,点A的横坐标为424=4,则A(4,4)
B(b,0),则AB的中点为(b+42,2)
由题意可得22=4×b+42,解得b=2
所以B(2,0)
kAB=404+2=23
由点斜式可得,直线AB的方程为y=23(x+2),即2x3y+4=0
所以原点O到直线AB的距离为422+32=41313
(3)如图,

P(t24,t),A(a24,a),H(3,t)(ta>0),则kAP=tat24a24=4t+a
故直线AP的方程为ya=4t+a(xa24)
x=3,可得y=a(a24+3)4t+a,即Q(3,a(a24+3)4t+a)
|HQ|=|ta+(a24+3)4t+a|
依题意,|ta+(a24+3)4t+a|>4恒成立,
t+a+(a24+3)4t+a2a4a24+32a>0
则最小值为4a24+32a>4,即2a24+3>2+a,即a2+12>2+a
a2+12>a2+4a+4,解得0<a<2
又当a=2时,t+2+16t+242(t+2)16t+24=4,当且仅当t=2时等号成立,
at,即当a=2时,也符合题意.
故实数a的取值范围为(02]
点评:本题考查抛物线的定义及其性质,考查直线与抛物线的综合运用,考查运算求解能力,属于中档题.

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