问题 解答题

已知抛物线C的顶点为坐标原点,椭圆C′的对称轴是坐标轴,抛物线C在x轴上的焦点恰好是椭圆C′的焦点

(Ⅰ)若抛物线C和椭圆C′都经过点M(1,2),求抛物线C和椭圆C′的方程;

(Ⅱ)已知动直线l过点p(3,0),交抛物线C于A,B两点,直线l′:x=2被以AP为直径的圆截得的弦长为定值,求抛物线C的方程;

(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,分别过A,B的抛物线C的两条切线的交点E的轨迹为D,直线AB与轨迹D交于点F,求|EF|的最小值.

答案

(I)设抛物线C的方程为:y2=2px,

抛物线C经过点M(1,2)则22=2p×1

∴抛物线C的方程为:y2=4x其焦点为F2(1,0)

故可设椭圆C′的焦点为F1(1,0)和F2(1,0),

2a=|MF1|+|MF3|=2

2
+2

∴b2=(

2
+1)2-12=2+2
2

∴椭圆C′的方程为:

x2
3+2
2
+
y2
2+2
2
=1(3分)

(II)设A(2pt2,2pt)则AP的中点Q(pt2+

3
2
,pt),

以AP为直径的圆的半径为r

r2=(pt2-

3
2
2+(pt)2

设Q(pt2+

3
2
,pt)到直线l′:x=2的距离为d

则d=|pt2+

3
2
-2|=|pt2-
1
2
|

设直线l′:x=2被以AP为直径的圆截得的弦为MN,则:

(

|MN|
2
)2=r2-d2=(pt2-
3
2
2+(pt)2-(pt2-
1
2
2=(p2-2p)t2+2

由于|MN|为定值,所以p2-2p=0所以p=2

∴抛物线C的方程为:y2=4x(8分)

(III)设A(x1,y1),B(x2,y2

利用导数法或判别式法可求得AE,BE的方程分别为

AE:y1y=2(x1+x),BE:y2y=2(x2+x)若E(x0,y0)则

y1y0=2(x1+x0),y2y0=2(x2+x0)故AB:y0y=2(x0+x)

又因为AB过点P(3,0),所以y0×0=2(x0+3)所以x0=-3

即E的轨迹为D的方程为x=-3,交AB:y0y=2(x0+x)于点F(-3,-

12
y0

|EF|=|y0-(-

12
y0
)|=|y0+
12
y0
|≥2
y0
12
y0
=4
3

当且仅当y0=

12
y0
即y02
3
时取等号;

所以|EF|的最小值为4

3
.(13分)

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