Question

如圖是A-B-C-D-E-F是一個(gè)滑滑板的軌道截面圖，其中AB，DE，EF是線(xiàn)段，B-C-D是一拋物線(xiàn)弧；點(diǎn)C是拋物線(xiàn)的頂點(diǎn)，直線(xiàn)DE與拋物線(xiàn)在D處相切，直線(xiàn)L是地平線(xiàn)．已知點(diǎn)B離地面L的高度是9米，離拋物線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸距離是6米，直線(xiàn)DE與L的夾角是45．試建立直角坐標(biāo)系：
（Ⅰ）求拋物線(xiàn)方程，并確定D點(diǎn)的位置；
（Ⅱ）現(xiàn)將拋物線(xiàn)弧B-C-D改造成圓弧，要求圓弧經(jīng)過(guò)點(diǎn)B，D，且與直線(xiàn)DE在D處相切．試判斷圓弧與地平線(xiàn)L的位置關(guān)系，并求該圓弧長(zhǎng)．（可參考數(shù)據(jù)，精確到0.1米）

Answer 1

解：（Ⅰ）以C為原點(diǎn)，L所在的直線(xiàn)為X軸，如圖所示建立直角坐標(biāo)系，則B（-6，9）．
設(shè)拋物線(xiàn)的方程為y=ax²，把點(diǎn)B（-6，9）代入y=ax²得，
故拋物線(xiàn)方程為．
設(shè)，根據(jù)直線(xiàn)DE與L的夾角是45．得直線(xiàn)L的斜率為1，由，
∴，∴x₀=2，
故D點(diǎn)的坐標(biāo)是（2，1）．
（Ⅱ）設(shè)所求圓的圓心為H．過(guò)D與L垂直的直線(xiàn)方程是l₁：y=-x+3，BD的中點(diǎn)坐標(biāo)是（-2，5），k_BD=-1，故BD中垂線(xiàn)方程是y=x+7，
由 ．∴H（-2，5）．∵B（-6，9）∈l₁，∴BD是直徑．
∵．∴．
∵圓心H到L的距離為d=5，，故圓弧與地平線(xiàn)L相交．
分析：（Ⅰ） 以C為原點(diǎn)，L所在的直線(xiàn)為X軸，如圖所示建立直角坐標(biāo)系，則B（-6，9）． 設(shè)拋物線(xiàn)的方程為y=ax²，把點(diǎn)B（-6，9）代入y=ax²，求出a即可
（Ⅱ）由圓的切線(xiàn)性質(zhì)及垂徑定理，設(shè)所求圓的圓心為H．則H在過(guò)D與DE垂直的直線(xiàn)l₁ 上，又在BD的中垂線(xiàn)上，解出圓心，半徑，再利用直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系去解．
點(diǎn)評(píng)：本題考查圓錐曲線(xiàn)方程求解，直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系、函數(shù)與導(dǎo)數(shù)知識(shí)，考查建模能力、分析解決問(wèn)題、計(jì)算能力．是好題．