设抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,A(x0,y0)(x0≠0)是抛物线C上的一定点.
(1)已知直线l过抛物线C的焦点F,且与C的对称轴垂直,l与C交于Q,R两点,S为C的准线上一点,若△QRS的面积为4,求p的值;
(2)过点A作倾斜角互补的两条直线AM,AN,与抛物线C的交点分别为M(x1,y1),N(x2,y2).若直线AM,AN的斜率都存在,证明:直线MN的斜率等于抛物线C在点A关于对称轴的对称点A1处的切线的斜率.
(1)由题设F(0,),设Q(x1,),则R(-x1,)…(1分)
|QR|==2=2=2p.…(2分)
∴由△QRS的面积为4,得:×2p×p=4,得:p=2.…(4分)
(2)证明:由题意A1(-x0,y0)…(5分)
首先求抛物线C在点A关于对称轴的对称点A1处的切线的斜率.
解法一:设抛物线在A1处的切线的斜率为k,则其方程为y=k(x+x0)+y0…(6分)
联立,消去y得x2-2pkx-2px0k-2py0=0
将2py0=x02代入上式得:x2-2pkx-2px0k-x02=0…(7分)
△=(-2pk)2+4(2px0k+x02)=0…(8分)
即p2k2+2px0k+x02=0,即(pk+x0)2=0,得k=-.
即抛物线C在点A关于对称轴的对称点A1处的切线的斜率为-.…(9分)
解法二:由x2=2py得y=x2,…(6分)
∴y′=…(7分)
∴抛物线C在点A关于对称轴的对称点A1(-x0,y0)处的切线的斜率为-.…(9分)
再求直线MN的斜率.
解法一:设直线AM的斜率为k1,则由题意直线AN的斜率为-k1.…(10分)
直线AM的方程为y-y0=k1(x-x0),则直线AN的方程为y-y0=-k1(x-x0).
联立,消去y得x2-2pk1x+2pk1x0-x02=0…(1)…(11分)
∵方程(1)有两个根x0,x1,∴△=(-2pk1)2-4(2px0k1-x02)>0
∴x0,1=,x0+x1=2pk1,即x1=2pk1-x0,同理可得x2=-2pk1-x0…(12分)
直线MN的斜率kMN=====-.…(13分)
∴直线MN的斜率等于抛物线C在点A关于对称轴的对称点A1处的切线的斜率.…(14分)
解法二:∵kAM=-kAN…(10分)
∴=-…(11分)
将y0=,y1=,y2=分别代入上式得:=-,
整理得2x0=x1+x2.…(12分)
∴直线MN的
斜率kMN=====-.…(13分)
∴直线MN的斜率等于抛物线C在点A关于对称轴的对称点A1处的切线的斜率.…(14分)