问题 解答题
已知抛物线C:y2=2px(p>0),焦点F到准线的距离为
1
2
,过点A(x0,0)(x0
1
8
)作直线l交抛物线C于点P,Q(点P在第一象限).
(Ⅰ)若点A与焦点F重合,且弦长|PQ|=2,求直线l的方程;
(Ⅱ)若点Q关于x轴的对称点为M,直线PM交x轴于点B,且BP⊥BQ,求证:点B的坐标是(-x0,0),并求点B到直线l的距离d的取值范围.
答案

(Ⅰ)由题意可知,p=

1
2
,故抛物线方程为y2=x,焦点F(
1
4
 ,0)
.----(1分)

设直线l的方程为x=ny+

1
4
,P(x1,y1),Q(x2,y2).

y2=x      
x=ny+
1
4
消去x,得y2-ny-
1
4
=0

所以△=n2+1>0,y1+y2=n.------------------------------------(3分)

因为x1=ny1+

1
4
 , x2=ny2+
1
4
,点A与焦点F重合,

所以|PQ|=x1+

1
4
 +x2+
1
4
=x1 +x2+
1
2
=n(y1 +y2)+1=2.

所以n2=1,即n=±1.---------------------------------------------(5分)

所以直线l的方程为x-y-

1
4
=0或x+y-
1
4
=0

即4x-4y-1=0或4x+4y-1=0.-----------------------------------(6分)

(Ⅱ)证明:设直线l的方程为x=my+x0(m≠0),P(x1,y1),Q(x2,y2),则M(x2,-y2).

y2=x        
x=my+x0
消去x,得y2-my-x0=0,

因为x0

1
8
,所以△=m2+4x0>0,y1+y2=m,y1y2=-x0.-----------------------(7分)

方法一:

设B(xB,0),则

BM
=(x2-xB , -y2) , 
BP
=(x1-xB , y1).

由题意知,

BM
 
BP
,所以x2y1-y1xB=-x1y2+xBy2

(y1+y2)xB=x1y2+x2y1=

y21
y2+
y22
y1=(y1+y2)•y1y2

显然y1+y2=m≠0,所以xB=y1y2=-x0,即证B(-x0,0).--------------------------(9分)

由题意知,△MBQ为等腰直角三角形,所以kPB=1,即

y1+y2
x1-x2
=1,也即
y1+y2
y21
-
y22
=1

所以y1-y2=1,所以(y1+y2)2-4y1y2=1

即m2+4x0=1,所以m2=1-4x0>0,即x0

1
4

又因为x0

1
8
,所以
1
8
x0
1
4
.-----------------------------------------(12分)d=
2x0
m2+1
=
2x0
2-4x0
=
2
(
1
x0
)
2
-2(
1
x0
)
=
2
(
1
x0
-1)
2
-1
∈[
6
12
 , 
1
2
)

所以d的取值范围是[

6
12
 , 
1
2
).---------------------------------(15分)

方法二:

因为直线l : y-y1=

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

所以令y=0,则x=x1-

y1(x1-x2)
y1+y2
=x1-
y1(
y21
-
y22
)
y1+y2
=x1-
y21
+y1y2=-x0

所以B(-x0,0).--------------------------------------------------(9分)

由题意知,△MBQ为等腰直角三角形,所以kPB=1,即

y1+y2
x1-x2
=1,

所以y1-y2=1,所以(y1+y2)2-4y1y2=1,即m2+4x0=1,所以m2=1-4x0>0.

因为x0

1
8
,所以0<m2
1
2
.--------------------------------------(12分)
d=
2x0
m2+1
=
1-m2
2
m2+1
=
1
2
(1-m2)2
m2+1
=
1
2
(m2+1-2)2
m2+1
   =
1
2
m2+1+
4
m2+1
-4
∈[
6
12
 , 
1
2
)

所以d的取值范围是[

6
12
 , 
1
2
).-----------------------------------(15分)

填空题
问答题