问题 解答题

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.

答案

(1)由题设F(0,

p
2
),设Q(x1
p
2
)
,则R(-x1
p
2
)
…(1分)

|QR|=

(x1-(-x1))2+(
p
2
-
p
2
)
2
=2
x12
=2
2p×
p
2
=2p
.…(2分)

∴由△QRS的面积为4,得:

1
2
×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

y=k(x+x0)+y0
x2=2py
,消去y得x2-2pkx-2px0k-2py0=0

2py0=x02代入上式得:x2-2pkx-2px0k-x02=0…(7分)

△=(-2pk)2+4(2px0k+x02)=0…(8分)

p2k2+2px0k+x02=0,即(pk+x0)2=0,得k=-

x0
p

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-

x0
p
.…(9分)

解法二:由x2=2py得y=

1
2p
x2,…(6分)

y=

x
p
…(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-

x0
p
.…(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

x2=2py
y=k1(x-x0)+y0
,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=

2pk1±
2
,x0+x1=2pk1,即x1=2pk1-x0,同理可得x2=-2pk1-x0…(12分)

直线MN的斜率kMN=

y2-y1
x2-x1
=
x22
2p
-
x12
2p
x2-x1
=
x1+x2
2p
=
-2x0
2p
=-
x0
p
.…(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)

y0-y1
x0-x1
=-
y0-y2
x0-x2
…(11分)

y0=

x02
2p
y1=
x12
2p
y2=
x22
2p
分别代入上式得:
x02
2p
-
x12
2p
x0-x1
=-
x02
2p
-
x22
2p
x0-x2

整理得2x0=x1+x2.…(12分)

∴直线MN的

斜率kMN=

y2-y1
x2-x1
=
x22
2p
-
x12
2p
x2-x1
=
x1+x2
2p
=
-2x0
2p
=-
x0
p
.…(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)

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