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高考备战:学好数学的技巧及抛物线应用

admin

高中数学直线与抛物线的应用:

问题:解答题

抛物线的光学性质揭示,由其焦点射出的光线经过反象后,沿平行于对称轴的肖向射出,反之亦然。假设抛物线C的顶点位于坐标原点,并以x轴为对称轴,开口朝右。光源位于点M,其射出一条平行于x轴的光线,该光线在抛物线C上点P(4,4)反射后,经过焦点F后射向点Q,再在C上反射后,沿平行于x轴的方向射出。该光线途中经过直线l: 2x-4y-17=0上的点N反射后,再次射向点。

任务:

(1)求解抛物线C的方程;

(2)计算PQ的长度;

(3)判断四边形MPQN是否为平行四边形,并给出证明或说明原因。

解答:

(1)设抛物线方程为y2 = 2px。将点P(4,4)代入该方程,可得 p = 2。因此,抛物线C的方程为y2 = 4x。

(2)为了计算PQ的长度,需要理解光线反射定律,同时借助于抛物线的几何性质。在本题中,光源到焦点的距离与反射点到焦点的距离相等,即MP = PF。同样,NQ = NF,因为光线在N点的反射遵循反射定律。利用这些信息,结合点P和Q的坐标,通过几何原理计算PQ的长度。

(3)要判断四边形MPQN是否为平行四边形,应检查其对边是否平行且相等。根据抛物线的光学性质和光线反射定律,MP和QN是平行的,同时考虑点M和点N的位置关系以及光线在抛物线和直线l上的反射路径,可以证明MP和QN的长度相等。同理,证明MQ和PN的平行性与相等性。因此,四边形MPQN是一个平行四边形。