证明:一水平光线射到抛物线上一点,经抛物线反射后,反射光线必过焦点
题目
证明:一水平光线射到抛物线上一点,经抛物线反射后,反射光线必过焦点
为什么会经过焦点啊
答案
令抛物线:y^2=2px(p>0)
令水平光线:y=a(a≠0)
令水平光线与抛物线的交点(入射点)为P
则联立抛物线与直线方程有a^2=2px,即x=a^2/2p
由此可得到坐标P(a^2/2p,a)
由反射原理可知,入射角=反射角
即入射光线与反射面的法线的夹角=反射光线与反射面的法线的夹角
(这里反射面的法线就是入射光线与反射光线的夹角的平分线)
而反射面的法线与入射点P的切线互相垂直
易知入射点P处的切线为ay=p(x+a^2/2p)(直接替换法)
则入射点P处的切线的斜率为p/a
于是入射点P处的法线的斜率为k=-a/p
而水平光线(入射光线)的斜率为k1=0
令反射光线的斜率为k2
则有(k-k1)/(1+k1*k)=(k2-k)/(1+k2*k)
即有k2=2k/(1-k^2)=2pa/(a^2-p^2)
由点斜式可知反射光线:y-a=2pa/(a^2-p^2)*(x-a^2/2p)
令y=0,则有x=p/2
表明反射光线经过点(p/2,0)
该点即抛物线y^2=2px的焦点
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
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