问题 解答题
过x轴上的动点A(a,0)引抛物线y=x2+1的两切线AP,AQ.P,Q为切点.
(I)求切线AP,AQ的方程;
(Ⅱ)求证直线PQ过定点;
(III)若a≠0,试求
S△APQ
|OA|
的最小值.
答案

(I)设切点P(x1,y1),Q(x2,y2

由题意可得,KAP=

y1
x1-a
=
x21
+1
x1-a
,由导数的几何意义可得,KAP=2x1

x21
+1
x1-a
=2x1

整理可得x12-2ax1-1=0,同理可得x22-2ax2-1=0

从而可得x1,x2是方程x2-2ax-1=0的两根

x=a±

1+a2
KAP=2(a+
1+a2)
KAQ=2(a-
1+a2
)

故可得切线AP方程为:y=2(a+

1+a2
)(x-a),切线AQ的方程y=2(a-
1+a2
)(x-a)

(II)设P(x1,y1),Q(x2,y2

由于y'=2x,故切线AP的方程是:y-y1=2x1(x-x1

则-y1=2x1(a-x1)=2x1a-2x12=2x1a-2(y1-1)

∴y1=2x1a+2,

同理y2=2x2a+2

则直线PQ的方程是y=2ax+2,则直线PQ过定点(0,2)

(Ⅲ)联立

y=2ax+2
y=x2+1
可得x2-2ax-1=0

设P(x1,y1),Q(x2,y2

,则x1+x2=2a,x1x2=-1

∴PQ=

1+4a2
(x1+x2)2-4x1x2
=
1+4a2
4a2+4

点A(a,0)到直线PQ的距离d=

|2a2+2|
1+4a2

S△APQ=

1
2
PQ•d=
1
2
2|a2+1|
1+4a2
1+4a2
4a2+4
=2(1+a2)
1+a2

S△APQ
|OA|
=
2(1+a2)
1+a2
|a|

1+a2
=t则t>1

F(t)=

2t3
t2-1
,则令g(t)=F2(t)=
4t6
t2-1
(t>1)

g(t)=

12t5(t2-1)-2t6t2-1)
(t2-1)2
=
2t5(5t2-12)
(t2-1)2
(t>1)

t> 

12
5
时,函数g(t)单调递增,即F(t)单调递增

1<t<

12
5
时,函数g(t)单调递减,即F(t)单调递减

∴当t=

12
5
时,函数F(t)有最小值
48
21
35
S△APQ
|OA|
的最小值
48
21
35

单项选择题
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