例2.汽车前灯的反光曲面与轴截面的交线为抛物线,灯口直径为197mm,反光曲面的顶点到灯口的距离是69mm.由抛物线的性质可知,当灯泡安装在抛物线的焦点处时,经反光曲面反射后的光线是平行光线.为了获得平行光线,应怎样安装灯泡?(精确到1mm)
解:如图,在车灯的一个轴截面上建立直角坐标系xoy,设抛物线方程为y2=2px(p>0),灯应安装在其焦点F处.
在x轴上取一点C,使OC=69,过C作x轴的垂涎,交抛物线于A,B两点,AB就是灯口的直径,即AB=197,所以A点坐标为(69, ).
将A点坐标代入方程y2=2px,解得p≈70.3.
它的焦点坐标约为F(35,0).
因此,灯泡应该安装在距顶点约35mm处.
变式训练
某抛物线形拱桥跨度是20米,拱桥高度是4米,在建桥时,每4米需用一根支柱支撑,求其中最长支柱的长.
解 如图建立直角坐标系,设抛物线方程为x2=-2py(p>0).
由题意知,点P(10,-4)在抛物线上,
∴100=-2p×(-4),2p=25,即抛物线方程为x2=-25y.
∵每4米需用一根支柱支撑,
∴支柱横坐标分别为-6,-2,2,6.
由图知,AB是最长的支柱之一,
设点B的坐标为(2,yB),
代入抛物线方程x2=-25y,得yB=-,
∴AB=4-=3.84,