1. 設(shè)拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)為F,直線l過F且與拋物線C交于M,N兩點(diǎn),已知當(dāng)直線l與x軸垂直時,△OMN的面積為2(O為坐標(biāo)原點(diǎn)).
(1)求拋物線C的方程;
(2)是否存在直線l,使得以MN為對角線的正方形的第三個頂點(diǎn)恰好在y軸上,若存在,求直線l的方程;若不存在,請說明理由.
解 (1)當(dāng)直線l與x軸垂直時,則|MN|=2p,
∴S△OMN=·2p·==2,即p=2.
∴拋物線C的方程為y2=4x.
(2)∵直線l與x軸垂直時,不滿足.設(shè)正方形的第三個頂點(diǎn)為P.
故可設(shè)直線l:y=k(x-1)(k≠0),M(x1,y1),N(x2,y2),P(0,y0),
聯(lián)立可化簡得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
則代入直線l可得MN的中點(diǎn)為(,),
則線段MN的垂直平分線為y-=-(x-1-),
故P(0,+).
又·=0,則x1x2+(y1-y0)(y2-y0)=0.
即x1x2+y1y2-y0(y1+y2)+y=0.
1-4-y0·+y=0,化解得ky-4y0-3k=0,
由y0=+代入上式,化簡得(3k4-4)(k2+1)=0.
解得k=± .∴存在直線l:y=± (x-1).
2.(2013·廣東)已知拋物線C的頂點(diǎn)為原點(diǎn),其焦點(diǎn)F(0,c)(c>0)到直線l:x-y-2=0的距離為.設(shè)P為直線l上的點(diǎn),過點(diǎn)P作拋物線C的兩條切線PA,PB,其中A,B為切點(diǎn).
(1)求拋物線C的方程;
(2)當(dāng)點(diǎn)P(x0,y0)為直線l上的定點(diǎn)時,求直線AB的方程;
(3)當(dāng)點(diǎn)P在直線l上移動時,求AF·BF的最小值.
解 (1)依題意知=,c>0,解得c=1.
所以拋物線C的方程為x2=4y.
(2)由y=x2得y′=x,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則切線PA,PB的斜率分別為x1,x2,
所以切線PA的方程為y-y1=(x-x1),
即y=x-+y1,即x1x-2y-2y1=0.
同理可得切線PB的方程為x2x-2y-2y2=0,
又點(diǎn)P(x0,y0)在切線PA和PB上,
所以x1x0-2y0-2y1=0,x2x0-2y0-2y2=0,
所以(x1,y1),(x2,y2)為方程x0x-2y0-2y=0 的兩組解,
所以直線AB的方程為x0x-2y-2y0=0.
(3)由拋物線定義知AF=y1+1,BF=y2+1,
所以AF·BF=(y1+1)(y2+1)=y1y2+(y1+y2)+1,
聯(lián)立方程
消去x整理得y2+(2y0-x)y+y=0,
∴y1+y2=x-2y0,y1y2=y,
∴AF·BF=y1y2+(y1+y2)+1=y+x-2y0+1
=y+(y0+2)2-2y0+1=2y+2y0+5
=22+,
∴當(dāng)y0=-時,AF·BF取得最小值,且最小值為.
3.(2013·浙江)
如圖,點(diǎn)P(0,-1)是橢圓C1:+=1(a>b>0)的一個頂點(diǎn),C1的長軸是圓C2:x2+y2=4的直徑.l1,l2是過點(diǎn)P且互相垂直的兩條直線,其中l(wèi)1交圓C2于A,B兩點(diǎn),l2交橢圓C1于另一點(diǎn)D.
(1)求橢圓C1的方程;
(2)求△ABD面積取最大值時直線l1的方程.
解 (1)由題意得
所以橢圓C1的方程為+y2=1.
(2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),D(x0,y0).
由題意知直線l1的斜率存在,不妨設(shè)其為k,
則直線l1的方程為y=kx-1.
又圓C2:x2+y2=4,
故點(diǎn)O到直線l1的距離d=,
所以AB=2=2 .
又l2⊥l1,故直線l2的方程為x+ky+k=0.
由
消去y,整理得(4+k2)x2+8kx=0,
故x0=-.所以PD=.
設(shè)△ABD的面積為S,
則S=·AB·PD=,
所以S=
≤
=,
當(dāng)且僅當(dāng)k=±時取等號.
所以所求直線l1的方程為y=±x-1.
4.已知雙曲線E:-=1(a>0,b>0)的焦距為4,以原點(diǎn)為圓心,實(shí)半軸長為半徑的圓和直線x-y+=0相切.
(1)求雙曲線E的方程;
(2)已知點(diǎn)F為雙曲線E的左焦點(diǎn),試問在x軸上是否存在一定點(diǎn)M,過點(diǎn)M任意作一條直線交雙曲線E于P,Q兩點(diǎn)(P在Q點(diǎn)左側(cè)),使·為定值?若存在,求出此定值和所有的定點(diǎn)M的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
解 (1)由題意知=a,
∴a=.
又∵2c=4,∴c=2,∴b==1.
∴雙曲線E的方程為-y2=1.
(2)當(dāng)直線為y=0時,
則P(-,0),Q(,0),F(xiàn)(-2,0),
∴·=(-+2,0)·(+2,0)=1.
當(dāng)直線不為y=0時,
可設(shè)l:x=ty+m(t≠±)代入E:-y2=1,
整理得(t2-3)y2+2mty+m2-3=0(t≠±).(*)
由Δ>0得m2+t2>3.
設(shè)方程(*)的兩個根為y1,y2,
滿足y1+y2=-,y1y2=,
∴·=(ty1+m+2,y1)·(ty2+m+2,y2)
=(t2+1)y1y2+t(m+2)(y1+y2)+(m+2)2
=.
當(dāng)且僅當(dāng)2m2+12m+15=3時,·為定值,
解得m1=-3-,m2=-3+(舍去).
綜上,過定點(diǎn)M(-3-,0)任意作一條直線交雙曲線E于P,Q兩點(diǎn),使·=1為定值.
5.已知過拋物線y2=2px(p>0)的焦點(diǎn),斜率為2的直線交拋物線于A(x1,y1),B(x2,y2)(x10,y0>0),
則切線斜率為-,切線方程為y-y0=-(x-x0),
即x0x+y0y=4,此時,兩個坐標(biāo)軸的正半軸與切線圍成的三角形面積為S=··=.
由x+y=4≥2x0y0知當(dāng)且僅當(dāng)x0=y0=時,x0y0有最大值,即S有最小值,
因此點(diǎn)P的坐標(biāo)為(,).
由題意知解得
故C1的方程為x2-=1.
(2)由(1)知C2的焦點(diǎn)坐標(biāo)為(-,0),(,0),
由此設(shè)C2的方程為+=1,其中b1>0.
由P(,)在C2上,得+=1,
解得b=3,因此C2的方程為+=1.
顯然,l不是直線y=0.
設(shè)l的方程為x=my+,點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2),
由得(m2+2)y2+2my-3=0,
又設(shè)y1,y2是方程的根,因此
由x1=my1+,x2=my2+,得
因?yàn)?(-x1,-y1),=(-x2,-y2),
由題意知·=0,
所以x1x2-(x1+x2)+y1y2-(y1+y2)+4=0,⑤
將①②③④代入⑤整理得2m2-2m+4-11=0,
解得m=-1或m=-+1.
因此直線l的方程為x-(-1)y-=0或x+(-1)y-=0.