已知过点P(0,-1)的直线l与抛物线x2=4y相交于A(x1,y1)、B(x2,y2)两点,l1、l2分别是抛物线x2=4y在A、B两点处的切线,M、N分别是l1、l2与直线y=-1的交点.
(1)求直线l的斜率的取值范围;
(2)试比较|PM|与|PN|的大小,并说明理由.
(1)依题意,直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx-1.
由方程
,消去y得x2-4kx+4=0. ①y=kx-1 x2=4y.
∵直线l与抛物线x2=4y相交于A,B两点,
∴△=16k2-16>0,解得k>1或k<-1.
故直线l斜率的取值范围为(-∞,-1)∪(1,+∞).
(2)可以断定|PM|=|PN|.
解法1:∵x1,x2是方程①的两实根,
∴
,∴x1≠0,x2≠0.x1+x2=4k x1x2=4.
∵y=
x2,∴y′=1 4
x.1 2
∵y1=1 4
,∴切线l1的方程为y=x 21
x1(x-x1)+1 2
x12.1 4
令y=-1,得点M的坐标为(
,-1).x12-4 2x1
∴|PM|=|
|.x12-4 2x1
同理,可得|PN|=|
|.x22-4 2x2
∵
=||PM| |PN|
•x12-4 2x1
|=|2x2 x22-4
|=|x12x2-4x2 x1x22-4x1
|=1(x1≠x2).4x1-4x2 4x2-4x1
故|PM|=|PN|.
解法2:∵x1,x2是方程①的两实根,
∴
,∴x1≠0,x2≠0.x1+x2=4k x1x2=4.
∵y=
x2,∴y′=1 4
x.1 2
∵y1=1 4
,x 21
∴切线l1的方程为y=
x1(x-x1)+1 2
x12.1 4
令y=-1,得点M的坐标为(
,-1).x12-4 2x1
同理可得点N的坐标为(
,-1).x22-4 2x2
∵
+x12-4 2x1
=x22-4 2x2
=0.(x1+x2)(x1x2-4) 2x1x2
∴点P是线段MN的中点.
故|PM|=|PN|.