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直线与抛物线相交弦长公式是什么

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直线与抛物线相交弦长公式是什么,跪求好心人,别让我孤军奋战!

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2025-06-11 22:48:36

在解析几何中,直线与抛物线相交的问题是一个经典的研究课题。当一条直线与抛物线相交时,它们可能会有一个交点、两个交点或者没有交点。如果直线与抛物线有两个交点,则这两点之间的距离称为相交弦的长度。那么,如何计算这条弦的长度呢?

首先,我们需要明确直线和抛物线的标准方程形式。设直线的方程为 \(y = kx + b\),其中 \(k\) 是斜率,\(b\) 是截距;而抛物线的方程为 \(y^2 = 4px\) 或者 \(x^2 = 4py\),分别表示开口向右或向上的抛物线。

接下来,我们考虑直线与抛物线相交的情况。将直线方程代入抛物线方程后,得到一个关于 \(x\) 的二次方程(对于 \(y^2 = 4px\) 形式的抛物线)或关于 \(y\) 的二次方程(对于 \(x^2 = 4py\) 形式的抛物线)。这个二次方程的解就是交点的横坐标或纵坐标。

假设通过上述步骤得到了两个实数解 \(x_1, x_2\) 或 \(y_1, y_2\),那么这两个解对应的点即为直线与抛物线的交点。根据两点间距离公式,可以求得弦长 \(L\):

\[ L = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2} \]

对于 \(y^2 = 4px\) 的情况,由于 \(y_1\) 和 \(y_2\) 满足相同的二次方程,因此可以直接利用根与系数的关系简化计算。具体来说,设 \(y_1\) 和 \(y_2\) 是该二次方程的两根,则有:

\[ y_1 + y_2 = -\frac{b}{a}, \quad y_1y_2 = \frac{c}{a} \]

其中 \(a, b, c\) 分别是二次方程的各项系数。于是,弦长 \(L\) 可以表示为:

\[ L = \sqrt{\left(\frac{-b}{a}\right)^2 - 4\cdot\frac{c}{a}} \]

类似地,对于 \(x^2 = 4py\) 的情况,也可以通过类似的推导得出相应的弦长表达式。

综上所述,直线与抛物线相交弦长的计算依赖于具体的抛物线类型以及直线的具体参数。掌握了这些基本原理之后,便能够灵活运用它们解决实际问题了。

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