抛物线切线性质证明:直线 PO 恒过顶点
首先,将抛物线 C 的方程改写为$x = \frac{1}{4}y^2$,这样可以更方便地求出各点坐标。
过点 A 的动直线 l 的斜率为$k$,则动直线 l 的方程为$y = k(x + 1)$。
将动直线 l 带入抛物线 C 的方程,得到一个关于$x$的二次方程$y^2 = 4x = 4(k(x + 1))$,化简后为$4kx - y^2 + 4k = 0$。
由于动直线 l 经过点 A,因此点 A 也是上述二次方程的一个根。设另一个根为$x_0$,则由二次方程的根与系数的关系可知,$x_0 = \frac{1}{4}y_A^2 - \frac{1}{4k}$,其中$y_A = 0$是点 A 的纵坐标。
因此,点 M 的坐标为$\left(x_0, kx_0\right) = \left(\frac{1}{4}y_A^2 - \frac{1}{4k}, \frac{k}{4}y_A^2 - \frac{1}{4}\right) = \left(-\frac{1}{4k}, -\frac{1}{4}\right)$。
点 P 的横坐标为$-1$,带入动直线 l 的方程可得其纵坐标为$k(-1) = k$。
因此,点 Q 的坐标为$\left(\frac{1}{4}k^2, -k\right)$。
设点 R 为抛物线 C 的另一个顶点,则其坐标为$(0, \pm 2\sqrt{0}) = (0, 0)$或$(0, -2)$。因此,证明只需证明直线 PO 经过点 R。
首先,设点 R 为$(0, 0)$。则直线 PO 的斜率为$\frac{k}{1} = k$,与动直线 l 的斜率相同。因此,直线 PO 与动直线 l 平行。又因为动直线 l 经过点 M,因此直线 PO 也经过点 M。又因为点 M 和点 Q 在抛物线 C 上,因此直线 PO 同时经过这两个点,即经过线段 MQ 的交点,其纵坐标为$-\frac{1}{2}$。而直线 PO 经过点 A,其纵坐标为$0$。因此,直线 PO 经过点 R$(0, 0)$。
接下来,设点 R 为$(0, -2)$。则直线 PO 的斜率为$\frac{k}{1} = k$,与动直线 l 的斜率相同。因此,直线 PO 与动直线 l 平行。又因为动直线 l 经过点 P,因此直线 PO 也经过点 P。又因为点 P 和点 Q 在抛物线 C 上,因此直线 PO 同时经过这两个点,即经过线段 PQ 的交点,其纵坐标为$-\frac{1}{2}$。而直线 PO 经过点 A,其纵坐标为$0$。因此,直线 PO 经过点 R$(0, -2)$。
综上所述,直线 PO 恒过一个顶点,证毕。
原文地址: https://www.cveoy.top/t/topic/lExa 著作权归作者所有。请勿转载和采集!