问题 解答题

已知抛物线关于x轴对称,它的顶点是坐标原点,点P(2,4),A(x1,y1),B(x2,y2)是抛物线上的三点.

(Ⅰ)求该抛物线的方程;

(Ⅱ)若直线PA与PB的倾斜角互补,求线段AB中点的轨迹方程;

(Ⅲ)若AB⊥PA,求点B的纵坐标的取值范围.

答案

(I)由已知条件,可设抛物线的方程为y2=2px,

∵点P(2,4)在抛物线上∴42=2p×2,得p=4,

故所求抛物线的方程是y2=8x.

(II)设直线PA的斜率为kPA,直线PB的斜率为kPB

kPA=

y1-4
x1-2
(x1≠1),kPB=
y2-4
x2-1
(x2≠1)

∵PA与PB的斜率存在且倾斜角互补,∴kPA=-kPB

由A(x1,y1),B(x2,y2)在抛物线上,得y12=8x1 (1),y22=8x2 (2),

y1-4
1
8
y12-2
=-
y2-4
1
8
y22-2
,∴y1+4=-(y2+4),∴y1+y2 =-8.

设AB的中点坐标为(x,y),则 y=

y1+y2
2
=-4,x=
x1+x2
2
=
y12
8
+
y22
8
2
=
(y1+y2)2-2y1y2
16

=

64-2y1y2
16
. 由题意知,y1<0,y2<0,

(-y1)+(-y2)=8>2

y1y2
,∴y1y2<16,∴
64-2y1y2
16
64-2×16
16
=2,即 x>2,

故线段AB中点的轨迹方程为 y=-4( x>2 ).

(III)由题意得 A(

y12
8
,y1)、B(
y22
8
,y2),故kAP =
y1-4
y12
8
-2
=
8
y1+4

由于AB⊥AP,∴kAB =-(

y1+4
8
).又 KAB=
y2-y1
y22
8
-
y12
8
=
8
y2+y1

∴y12+(y2+4)y1+4y2+64=0.

由△≥0,解得y2≤-12或y2≥20,故点B的纵坐标的取值范围是 (-∞,12]∪[20,+∞).

单项选择题
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