问题 解答题

若A、B是抛物线y2=4x上的不同两点,弦AB(不平行于y轴)的垂直平分线与x轴相交于点P,则称弦AB是点P的一条“相关弦”;

(I)求点P(4,0)的“相关弦”的中点的横坐标;

(II)求点P(4,0)的所有“相关弦”的弦长的最大值.

答案

(I)设AB为点P(4,0)的任意一条“相关弦”,且点A(x1,y1),B(x2,y2),则

y21
=4x1
y22
=4x2

弦AB的垂直平分线方程为y-

y1+y2
2
=-
x1-x2
y1-y2
(x-
x1+x2
2
),

由题意它与x轴相交于点P(4,0),

令y=0⇒4=

y1+y2
2
y1-y2
x1-x2
+
x1+x2
2

4=

4(x1-x2)
2(x1-x2)
+
x1+x2
2
⇒4=2+
x1+x2
2
x1+x2
2
=2,

∴点P(4,0)的“相关弦”的中点的横坐标为2.

(Ⅱ)由(Ⅰ)可设中点为(2,ym),这里ym=

y1+y2
2

直线AB的斜率k=

y1-y2
x1-x2
=
y1-y2
y21
4
-
y22
4
=
4
y1+y2
=
2
ym

∴弦AB所在直线的方程是y-ym=

2
ym
(x-2)⇒y=
2
ym
x+(ym-
4
ym
),

代入y2=4x中,整理得

4
y2m
x2-
16
y2m
x+(ym-
4
y m
)2=0⇒4x2-16x+
y2m
(ym-
4
y m
)2=0(*)

则x1、x2是方程(*)的两个实根,且x1+x2=4,x1x2=

y2m
(ym-
4
y m
)
2
4

设点P(4,0)的“相关弦”AB的弦长为l,则l2=(x1-x2)2+(y1-y2)2

l2=(1+

4
y2m
)(x1-x2)2=(1+
4
y2m
)[(x1+x2)2-4x1x2]=(1+
4
y2m
)[16-
y2m
(ym-
4
y m
)2],

l2=-

y4m
+4
y2m
+32=-(
y2m
-2)2+36,

∴lmax=6.

单项选择题
单项选择题