问题 解答题

在平面直角坐标系xOy中,抛物线C的焦点在y轴上,且抛物线上的点P(x0,4)到焦点F的距离为5.斜率为2的直线l与抛物线C交于A,B两点.

(Ⅰ)求抛物线C的标准方程,及抛物线在P点处的切线方程;

(Ⅱ)若AB的垂直平分线分别交y轴和抛物线于M,N两点(M,N位于直线l两侧),当四边形AMBN为菱形时,求直线l的方程.

答案

(Ⅰ)依题意设抛物线C:x2=2py(p>0),

因为点P到焦点F的距离为5,所以点P到准线y=-

p
2
的距离为5.

因为P(x0,4),所以由抛物线准线方程可得

p
2
=1,∴p=2.

所以抛物线的标准方程为x2=4y.                   …(4分)

y=

1
4
x2,所以 y′=
1
2
x
,点P(±4,4),

所以y′|x=-4=

1
2
×(-4)=-2,y′|x=4=
1
2
×4=2

所以点P(-4,4)处抛物线切线方程为y-4=-2(x+4),即2x+y+4=0;点P(4,4)处抛物线切线方程为y-4=2(x-4),即2x-y-4=0.

所以P点处抛物线切线方程为2x+y+4=0,或2x-y-4=0.   …(7分)

(Ⅱ)设直线l的方程为y=2x+m,A(x1,y1),B(x2,y2),

联立

x2=4y
y=2x+m
,消y得x2-8x-4m=0,△=64+16m>0.

所以x1+x2=8,x1x2=-4m,

所以

x1+x2
2
=4,
y1+y2
2
=8+m

即AB的中点为Q(4,8+m).

所以AB的垂直平分线方程为y-(8+m)=-

1
2
(x-4).

因为四边形AMBN为菱形,所以M(0,m+10),

因为M,N关于Q(4,8+m)对称,所以N点坐标为N(8,m+6),

因为N在抛物线上,所以64=4×(m+6),即m=10,

所以直线l的方程为y=2x+10.       …(14分)

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