问题
解答题
在平面直角坐标系xOy中,线段AB与y轴交于点F(0,
(1)证明:对任意的实数k,一定存在以y轴为对称轴且经过A、B、O三点的抛物线C,并求出抛物线C的方程; (2)对(1)中的抛物线C,若直线l:y=x+m(m>0)与其交于M、N两点,求∠MON的取值范围. |
答案
(1)由已知设lAB:y=kx+
①1 2
又设抛物线C:x2=ay(a>0)②
由①②得x2-akx-
=0(2分)a 2
设A(xA,yA),B(xB,yB),,则xA•xB=-a 2
由弦长公式得|AF|=
|xA-0|=1+k2
|xA|1+k2
|BF|=
|xB-0|=1+k2
|xB|(4分)1+k2
∴|AF|•|BF|=(1+k2)×|
|a 2
而|AF|•|BF|=1+k2,所以a=2,即抛物线方程为C:x2=2y(6分)
(2)设M(xM,yM),N(xN,yN),由
⇒x2-2x-2m=0y=x+m x2=2y
而△4+8m>0(m>0)
则xM+xN=2,xM•xN=-2m,
kOM=1+
,kON=1+m xM
(7分)m xN
不妨设xM<xN,由于m>0,则xM<0<xN
令∠mon=θ≠
,则ON到OM的角为θ,且满足π 2
tanθ=
=kOM-kON 1+kOM•kON
(m≠2)(9分)2 1+2m m-2
令t=
,则m=1+2m
,t>1且t≠t2-1 2 5
∴tanθ=
=4t t2-5 4 t+ -5 t
函数y=x与y=
在(0,+∞)上皆为增函数-5 x
∴t-
∈(-4,0)∪(0,+∞)5 t
∴
∈(-∞,-1)∪(0,+∞)(11分)4 t+ -5 t
则θ∈(0,
)∪(π 2
,π 2
),又m=2时,∠MON=θ=3π 4 π 2
∴∠MON∈(0,
)(13分)3π 4