过x轴上动点A(a,0)引抛物线y=x2+1的两条切线AP、AQ,切点分别为P、Q (I)若切线AP,AQ的斜率分别是k1,k2,求证:k1,k2为定值; (Ⅱ)求证:直线PQ过定点,并求出定点的坐标(Ⅲ)要使
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(I)设过A(a,0)与抛物线y=x2+1的相切的直线的斜率是k,
则该切线的方程为:y=k(x-a)
由
得x2-kx+(ka+1)=0∴△=k2-4(ka+1)=k2-4ak-4=0y=k(x-a) y=x2+1
则k1,k2都是方程k2-4ak-4=0的解,故k1k2=-4
(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)要使
最小,就是使得A到直线PQ的距离最小,而A到直线PQ的距离d=S△APQ |
|PQ
=2a2+2 4a2+1
(1 2
)=4a2+1+3 4a2+1
(1 2
+4a2+1
)≥3 4a2+1 3
当且仅当
=4a2+1
即a2=3 4a2+1
时取等号设P(x1,y1),Q(x2,y2)1 2
由
得x2-2ax-1=0,则x1+x2=2a,x1x2=-1,y=2xa+2 y=x1+1
•AQ
=(x1-a)(x2-a)+y1y2=(x1-a)(x2-a)+(2ax1+2)(2ax1+2)AP
=(1+4a2)x1x2+3a(x1+x2)+a2+4
=-(1+4a2)+3a•2a+a2+4
=3a2+3
=9 2