- 直线与抛物线的位置关系
- 共364题
如图,P是抛物线C:y=x2上一点,直线l过点P且与抛物线C交于另一点Q,
(Ⅰ)若直线l与过点P的切线垂直,求线段PQ中点M的轨迹方程;
(Ⅱ)若直线l不过原点且与x轴交于点S,与y轴交于点T,试求的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)设P(x1,y1),Q(x2,y2),M(x0,y0),
依题意x1≠0,y1>0,y2>0,
由y=x2, ①
得y′=x,
∴过点P的切线的斜率k切=x1,
∴直线l的斜率kl=,
∴直线l的方程为,
联立①②消去y,得,
∵M是PQ的中点,
∴,
消去x1,得,
∴PQ中点M的轨迹方程为;
(Ⅱ)设直线l:y=kx+b,
依题意k≠0,b≠0,则T(0,b),
分别过P、Q作PP′⊥x轴,QQ′⊥y轴,垂足分别为P′、Q′,
则,
由消去x,得y2-2(k2+b)y+b2=0, ③
则y1+y2=2(k2+b),y1y2=b2,
∴,
∵y1、y2可取一切不相等的正数,
∴的取值范围是(2,+∞)。
如图,P是抛物线C:y=x2上一点,直线l过点P并与抛物线C在点P的切线垂直,l与抛物线C相交于另一点Q,
(Ⅰ)当点P的横坐标为2时,求直线l的方程;
(Ⅱ)当点P在抛物线C上移动时,求线段PQ中点M的轨迹方程,并求点M到x轴的最短距离。
正确答案
解:(Ⅰ)把x=2代入,得y=2,
∴点P坐标为(2,2),
由, ① 得y′=x,
∴过点P的切线的斜率=2,直线l的斜率kl=
,
∴直线l的方程为y-2=-(x-2),即x+2y-6=0;
(Ⅱ)设,则
,
∵过点P的切线斜率=x0,当x0=0时不合题意,x0≠0,
∴直线l的斜率kl=,
直线l的方程为,②
联立①②消去y,得,
设,
∵M是PQ的中点,
∴,
消去x0,得就是所求的轨迹方程,
由x≠0知,
∴,
上式等号仅当即
时成立,
所以点M到x轴的最短距离是。
设F是抛物线G:x2=4y的焦点。
(1)过点P(0,-4)作抛物线G的切线,求切线方程;
(2)设A,B为抛物线G上异于原点的两点,且满足,延长AF,BF分别交抛物线G于点C,D,求四边形ABCD面积的最小值。
正确答案
解:(1)设切点
由,知抛物线在Q点处的切线斜率为
,
故所求切线方程为
即
因为点在切线上
所以,
,
所求切线方程为。
(2)设,
由题意知,直线AC的斜率k存在,由对称性,不妨设
因直线AC过焦点,
所以直线AC的方程为
点的坐标满足方程组
得,
由根与系数的关系知
因为,
所以BD的斜率为,
从而BD的方程为
同理可求得
当时,等号成立
所以,四边形面积的最小值为32。
如图,已知直线l1:y=2x+m(m<0)与抛物线C1:y=ax2(a>0)和圆C2:x2+(y+1)2=5都相切,F是C1的焦点。
(1)求m与a的值;
(2)设A是C1上的一动点,以A为切点作抛物线C1的切线l,直线l交y轴于点B,以FA,FB为邻边作平行四边形FAMB,证明:点M在一条定直线上;
(3)在(2)的条件下,记点M所在的定直线为l2,直线l2与y轴交点为N,连接MF交抛物线C1于P,Q两点,求△NPQ的面积S的取值范围。
正确答案
解:(1)由已知,圆的圆心为
圆心到直线的距离d=
解得(
舍去)
设l1与抛物线相切点为
得
代入直线方程得
∴;
(2)由(1)知抛物线C1方程为,焦点
设
由(1)知以A为切点的切线l的方程为
令x=0,得切线l交y轴的B点坐标为
所以,
∵四边形FAMB是以FA、FB为邻边做平行四边形
∴
因为F是定点
所以点M在定直线上;
(3)设直线代入
得
∵
∴
∴的面积S范围是
。
设F是抛物线G:x2=4y的焦点。
(1)过点p(0,-4)作抛物线G的切线,求切线方程;
(2)设A,B为抛物线G上异于原点的两点,且满足=0,延长AF,BF分别交抛物线G于点C,D求四边形ABCD面积的最小值。
正确答案
解:(Ⅰ)设切点Q,知抛物线在Q点处得切线斜率为
,故所求切线方程为
,即
,
因为点P(0,-4)在切线上,所以-4=-,
所以切线方程为y=±2x-4;
(Ⅱ)设,
由题设知,直线AC的斜率k存在,由对称性,不妨设k>0,
因直线AC过焦点F(0,1),所以直线AC的方程为y=kx+1.,
点A,C的坐标满足方程组消去y,得x2-4kx-4=0,
由根与系数的关系知
,
因为,所以BD的斜率为
,从而BD的方程
同理可求得,
,
当k=1时,等号成立.所以,四边形ABCD面积的最小值为32。
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