∵ 为已知圆的直径,∴ ,则 .
设 、 ,∵ ,而 、 在抛物线上,
由已知可知,直线 方程为 ,于是,由方程组
消去 ,得 ,∴ .
∴ ,因此, .
说明:本题如果分别求 与 则很麻烦,因此把 转化成 是关键所在,在求 时,又巧妙地运用了抛物线的定义,从而避免了一些繁杂的运算.
11.已知抛物线y2=2px(p>0),过焦点F的弦的倾斜角为θ(θ≠0),且与抛物线相交于A、B两点.
(1)求证:|AB|= ;
(2)求|AB|的最小值.
(1)证明:如右图,焦点F的坐标为F( ,0).
设过焦点、倾斜角为θ的直线方程为y=tanθ•(x- ),与抛物线方程联立,消去y并整理,得
tan2θ•x2-(2p+ptan2θ)x+ =0.
此方程的两根应为交点A、B的横坐标,根据韦达定理,有x1+x2= .
设A、B到抛物线的准线x=- 的距离分别为|AQ|和|BN|,根据抛物线的定义,有|AB|=|AF|+|FB|=|AQ|+|BN|=x1+x2+p= .
(2)解析:因|AB|= 的定义域是0<θ<π,又sin2θ≤1,
所以,当θ= 时,|AB|有最小值2p.
12.已知抛物线y2=2px(p>0)的一条焦点弦AB被焦点F分成m、n两部分,求证: 为定值,本题若推广到椭圆、双曲线,你能得到什么结论?
解析:(1)当AB⊥x轴时,m=n=p,
∴ = .
(2)当AB不垂直于x轴时,设AB:y=k(x- ),
A(x1,y1),B(x2,y2),|AF|=m,|BF|=n,
∴m= +x1,n= +x2.
将AB方程代入抛物线方程,得
k2x2-(k2p+2p)x+ =0,
∴
∴ =
= .
本题若推广到椭圆,则有 = (e是椭圆的离心率);若推广到双曲线,则要求弦AB与双曲线交于同一支,此时,同样有 = (e为双曲线的离心率).
13.如右图,M是抛物线y2=x上的一点,动弦 ME、MF分别交x轴于A、B两点,且|MA|=|MB|.
(1)若M为定点,证明:直线EF的斜率为定值;
(2)若M为动点,且∠EMF=90°,求△EMF的重心G的轨迹方程.
(1)证明:设M(y02,y0),直线ME的斜率为k(k>0),则直线MF的斜率为-k,
直线ME的方程为y-y0=k(x-y02).
由 得
ky2-y+y0(1-ky0)=0.
解得y0•yE= ,
∴yE= ,∴xE= .
同理可得yF= ,∴xF= .
∴kEF= (定值).
(2)解析:当∠EMF=90°时,∠MAB=45°,所以k=1,由(1)得E((1-y0)2,(1-y0))F((1+y0)2,-(1+y0)).
设重心G(x,y),则有
消去参数y0,得y2= (x>0).
14.在平面直角坐标系中,O为坐标原点,已知两点M(1,-3)、N(5,1),若点C满足 =t +(1-t) (t∈R),点C的轨迹与抛物线y2=4x交于A、B两点.
(1)求证: ⊥ ;
(2)在x轴上是否存在一点P(m,0),使得过点P任作抛物线的一条弦,并以该弦为直径的圆都过原点.若存在,请求出m的值及圆心的轨迹方程;若不存在,请说明理由.
(1)证明:由 =t +(1-t) (t∈R)知点C的轨迹是M、N两点所在的直线,故点C的轨迹方程是:y+3= •(x-1),即y=x-4.
由 (x-4)2=4x x2-12x+16=0.
∴x1x2=16,x1+x2=12,
∴y1y2=(x1-4)(x2-4)=x1x2-4(x1+x2)+16=-16.
∴x1x2+y1y2=0.故 ⊥ .
(2)解析:存在点P(4,0),使得过点P任作抛物线的一条弦,以该弦为直径的圆都过原点.
由题意知:弦所在的直线的斜率不为零,
故设弦所在的直线方程为:x=ky+4,代入y2=x,得y2-4ky-16=0,
∴y1+y2=4k,y1y2=-16.
kOA•kOB= =-1.
∴OA⊥OB,故以AB为直径的圆都过原点.
设弦AB的中点为M(x,y),
则x= (x1+x2),y= (y1+y2).
x1+x2=ky1+4+ky2+4=k(y1+y2)+8=k•(4k)+8=4k2+8.
∴弦AB的中点M的轨迹方程为: 消去k,得y2=2x-8.