大家好!本文和大家分享一下这道2021年高考全国乙卷理科数学的压轴题。这道题综合考查了抛物线的标准方程、抛物线的简单几何性质、圆的标准方程、直线与抛物线的位置关系、导数的几何意义、点到直线的距离公式等知识。很多学生看到是压轴题就直接选择了放弃,但是学霸却说这道题并不难。

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先看第一小问:求p的值。

由抛物线C的标准方程可知,焦点F(0,p/2)。由圆M的标准方程可知,圆心M(0,-4),即抛物线C的焦点F和圆M的圆心M都在y轴上,所以点F到圆M上的点的最小距离就是点F到圆M与y轴上交点(0,-3)之间的距离。即最小距离为p/2+3=4,解得:p=2。

再看第二小问:求△PAB面积的最大值。

要求△PAB面积的最大值,首先要将其面积的表达式求出来。由于点A、B在抛物线C上,所以AB为抛物线的弦,也就是说我们可以用弦长公式求出 AB 作为△PAB的底,再用点到直线的距离公式求出点P到直线AB的距离作为△PAB的高,然后再用三角形面积公式就可以求出表达式,最后在求最大值即可。

由(1)可得,抛物线C的方程为x^2=4y,即y=x^2/4,所以y'=x/2。

设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0),由于PA、PB是抛物线C的切线,所以根据导数的几何意义及直线的点斜式方程就可以得到直线PA的方程为:y=x1(x-x1)/2+y1,而(x1)^2=4y1,所以y=(x1x)/2-y1。同理得到直线PB的方程为:y=(x2x)/2-y2。

由于点P既在直线PA上,又在直线PB上,所以有y0=(x1x0)/2-y1,y0=(x2x0)/2-y2,所以直线AB的方程就是:y=(x0x)/2-y0。

接下来,联立直线AB和抛物线C的方程,消去y,整理得到x^2-2x0x+4y0=0,于是由弦长公式可以得到: AB =√[1+(x0/2)^2]·√[4(x0)^2-16y0]=√[4+(x0)^2]·√[4(x0)^2-16y0]。

然后,根据点到直线的距离公式可得点P到直线AB的距离为:d= (x0)^2-4y0 /√[4+(x0)^2]。这样就可以得到△PAB面积的表达式。接着,消去表达式中的x0得到关于y0的表达式,并根据点P在圆M上求出y0的取值范围,再根据函数的单调性求出面积的最大值。

这道题的难度不大,但是计算量还是不小,在计算过程中一定要细心,否则很容易出现计算错误。

这道题就和大家分享到这里。