數(shù)學(xué)公式測試
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\begin{array}{l}
【高中數(shù)學(xué)】拋物線的應(yīng)用
\\
【題目】設(shè)曲線 \Gamma:x^2=2py\quad(p>0) , D 是直線 l:y=-2p 上的任意一點(diǎn),過 D 作 \Gamma 的切線,切點(diǎn)分別為 A 、 B . 記 O 為坐標(biāo)原點(diǎn)
\\(1)(2)【略】
\\(3)設(shè)點(diǎn) M 滿足 \overrightarrow{OM}=\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OB} ,是否存在這樣的點(diǎn) D ,使得 M 關(guān)于直線 AB 的對稱點(diǎn) N 在\Gamma 上?若存在,求出 D 的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
\\【我的解答】
\\∵ y=\cfrac{x^2}{2p}\qquad y'=\cfrac{dy}{dx}=\cfrac{x}{p}
\\∴\left\{ \begin{array}{**lr**} y-y_A=\cfrac{x_A}{p}(x-x_A)\\ y-y_B=\cfrac{x_B}{p}(x-x_B) \end{array} \right.
\\不妨設(shè)D(a,-2p)
\\∴ \left\{ \begin{array}{**lr**} -2p-y_A=\cfrac{x_A}{p}(a-x_A)\\ -2p-y_B=\cfrac{x_B}{p}(a-x_B) \end{array} \right.
\\結(jié)合x^2=2py
\\化簡得 l_{AB}:y=\cfrac{a}{p}x+2p
\\與x^2=2py 聯(lián)立
\\得 x^2-2ax+4p=0
\\即 \left\{ \begin{array}{**lr**} x_A+x_B=2a\\ y_A+y_B=(\cfrac{a}{p}x_A+2p)+(\cfrac{a}{p}x_B+2p) =\cfrac{a}{p}(x_A+x_B)+4p=\cfrac{2a^2}{p}+4p \end{array} \right.
\\∵ \overrightarrow{OM}=\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OB}
\\∴ M(x_A+x_B,y_A+y_B)
\\即 M(2a,\cfrac{2a^2}{p}+4p)
\\∵ k_{l_{AB}}=\cfrac{a}{p}\qquad l_{AB}\bot l_{MN}
\\∴ l_{MN}:y=-\cfrac{p}{a}(x-2a)+\cfrac{a^2}{p}+4p
\\∵ M 、N 關(guān)于 AB 對稱
\\∴ d_{M-AB}=d_{N-AB}
\\即 \lvert\cfrac{\cfrac{a}{p}2a-(\cfrac{2a^2}{p}+4p)+2p}{\sqrt{(\cfrac{a}{p})^2+(-1)^2}}\rvert=\lvert\cfrac{\cfrac{a}{p}x_N-y_N+2p}{\sqrt{(\cfrac{a}{p})^2+(-1)^2}}\rvert
\\∵ y_N=-\cfrac{p}{a}(x_N-2a)+\cfrac{a^2}{p}+4p
\\∴ 2p=\lvert\cfrac{a}{p}x_N+\cfrac{p}{a}(x_N-2a)-\cfrac{a^2}{p}-4p+2p\rvert
\\即 2p=\lvert\cfrac{a^2+p^2}{ap}x_N-\cfrac{a^2}{p}-4p\rvert
\\x_N=\cfrac{2a(a^2+3p^2)}{a^2+p^2}\qquad y_N=-\cfrac{4p^3}{a^2+p^2}+\cfrac{2a^2}{p}+4p
\\∵ \cfrac{x_N^2}{2p}=y_N
\\∴ \cfrac{1}{2p}(\cfrac{2a(a^2+3p^2)}{a^2+p^2})^2=-\cfrac{4p^3}{a^2+p^2}+\cfrac{2a^2}{p}+4p
\\∴ 2a^2(a^2+3p^2)^2=-4p^4(a^2+p^2)+2a^2(a^2+p^2)^2+4p^2(a^2+p^2)^2
\\∴ a^2p^2(3a^2+7p^2)=0
\\∵ p>0
\\∴ a=0
\\∴綜上, D(0,-2p)
\end{array}