问题 解答题
已知抛物线x2=4y及定点P(0,8),A、B是抛物线上的两动点,且
AP
PB
(λ>0)
.过A、B两点分别作抛物线的切线,设其交点为M.
(Ⅰ)证明:点M的纵坐标为定值;
(Ⅱ)是否存在定点Q,使得无论AB怎样运动,都有∠AQP=∠BQP?证明你的结论.
答案

(I)方法1:设A(x1,y1),B(x2,y2),

对抛物线方程为y=

1
4
x2,求导得y′=
1
2
x

所以,过抛物线上A、B两点的切线方程分别为:y=

1
2
x1(x-x1)+y1y=
1
2
x2(x-x2)+y2
,即y=
1
2
x1x-
1
4
x12,y=
1
2
x2x-
1
4
x22
,解得M(
x1+x2
2
x1x2
4
)

AP
PB
(λ>0),得(-x1,8-y1)=λ(x2,y2-8),即
-x1x2
8-y1=λ(y2-8)
将式(1)两边平方并代入y1=
1
4
x12y2=
1
4
x22
得y12y2,再代入(2)得λy2=8,解得y1=8λ,
y 2
=
8
λ
且有x1x2=-λx22=-4λy2=-32,所以,点M的纵坐标为-8.

方法2:∵直线AB与x轴不垂直,设AB:y=kx+8.A(x1,y1),B(x2,y2

.

y=kx+8
y=
1
4
x2.
可得x2-4kx-32=0,x1+x2=4k,x1x2=-32

抛物线方程为y=

1
4
x2,求导得y′=
1
2
x.

所以过抛物线上A、B两点的切线斜率分别是k1=

1
2
x1k2=
1
2
x2
,∴MA:y-
1
4
x12=
1
2
x1(x-x1);MB:y-
1
4
x22=
1
2
x2(x-x2)

解得:yM=

-
1
4
x21
x2+
1
4
x1
x22
x2-x1
=
1
4
x1x2=-8

即点M的纵坐标为定值-8

(II)考虑到ABx轴时,显然要使∠AQP=∠BQP,则点Q必定在y轴上,

设点Q(0,t),此时kAQ=

y1-t
x1
kBQ=
y2-t
x2

结合(1)x1+x2=4k,x1x2=-32

kAQ+kBQ=

x12
4
-t
x1
+
x22
4
-t
x2
=
x1x2(x1+x2)-4t(x1+x2)
4x1x2
=0对一切k恒成立

即:k(8+t)=0

故当t=-8,即Q(0,-8)时,使得无论AB怎样运动,都有∠AQP=∠BQP

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单项选择题