【變式訓練3】 (2014·泰州中學檢測)給定圓P:x2+y2=2x及拋物線S:y2=4x,過圓心P作直線l,此直線與上述兩曲線的四個交點,自上而下順次記為A,B,C,D,如果線段AB,BC,CD的長按此順序構(gòu)成一個等差數(shù)列,求直線l的方程.
[解] 圓P的方程為(x-1)2+y2=1,則其直徑長|BC|=2,圓心為P(1,0),設l的方程為ky=x-1,即x=ky+1,代入拋物線方程得:y2=4ky+4,設A(x1,y1),D(x2,y2),有
則(y1-y2)2=(y1+y2)2-4y1y2=16(k2+1).
故|AD|2=(y1-y2)2+(x1-x2)2=(y1-y2)2+2
=(y1-y2)2=16(k2+1)2,
因此|AD|=4(k2+1).
根據(jù)等差數(shù)列性質(zhì)得2|BC|=|AB|+|CD|=|AD|-|BC|,
|AD|=3|BC|=6,即4(k2+1)=6,k=±,
即l方程為x-y-=0或x+y-=0.
2.(2014·蘇州調(diào)研)設拋物線y2=2px(p>0)的焦點為F,經(jīng)過點F的直線交拋物線于A,B兩點,點C在拋物線的準線上,且BCx軸.求證:直線AC經(jīng)過原點O.
【常規(guī)證法】 拋物線y2=2px(p>0)的焦點為F,顯然直線AB的斜率不為0,當AB斜率不存在時,直線AP方程為x=,不妨設A在第一象限,則易知A,B,C,此時kOA==2,kOC==2.kOA=kOC,
A,O,C三點共線,即直線AC經(jīng)過原點O.
當AB斜率存在且不為0時,設直線AB方程為y=k代入y2=2px得k2x2-(k2+2)px+=0,
設A(x1,y1),B(x2,y2),則x1x2=,
·=,
(y1y2)2=p4,由題意知y1y2<0,y1y2=-p2
kOC======kOA
直線AC過原點O,
綜上,直線AC經(jīng)過原點O.
【巧妙證法】 因為拋物線y2=2px(p>0)的焦點為F,而直線AB的斜率不為零,所以經(jīng)過點F的直線AB的方程可設為x=my+.代入拋物線方程消去x得y2-2pmy-p2=0.
若記A(x1,y1),B(x2,y2),則y1,y2是該方程的兩個根,所以y1y2=-p2.
因為BCx軸,且點C在準線x=-上,所以點C的坐標為,
故直線CO的斜率為k===,即k也是直線OA的斜率,所以直線AC經(jīng)過原點O.
3.(2014·南師附中檢測)設A(x1,y1),B(x2,y2)為拋物線y2=2px(p>0)上位于x軸兩側(cè)的兩點.
(1)若y1y2=-2p,證明直線AB恒過一個定點;
(2)若p=2,AOB(O是坐標原點)為鈍角,求直線AB在x軸上的截距的取值范圍.
[解] (1)設直線AB在x軸上的截距為t,則可設直線AB的方程為x=my+t.代入y2=2px得y2=2p·(my+t),即y2-2pmy-2pt=0,于是-2p=y1y2=-2pt,所以t=1,即直線AB恒過定點(1,0).
(2)因為AOB為鈍角,所以·<0,即x1x2+y1y2<0.y=2px1,y=2px2,yy=2px1·2px2,于是x1x2===t2,故x1x2+y1y2=t2-2pt=t2-4t.解不等式t2-4t<0,得00)
把點P(-2,-4)代入得(-4)2=-2p×(-2).
解得p=4,拋物線方程為y2=-8x.
當焦點在y軸負半軸上時,設方程為x2=-2py(p>0),
把點P(-2,-4)代入得(-2)2=-2p×(-4).
解得p=.拋物線方程為x2=-y.
綜上可知拋物線方程為y2=-8x或x2=-y.
[答案] y2=-8x或x2=-y
4.(2013·廣東高考)已知拋物線C的頂點為原點,其焦點F(0,c)(c>0)到直線l:x-y-2=0的距離為.設P為直線l上的點,過點P作拋物線C的兩條切線PA,PB,其中A,B為切點.
(1)求拋物線C的方程;
(2)當點P(x0,y0)為直線l上的定點時,求直線AB的方程;
(3)當點P在直線l上移動時,求|AF|·|BF|的最小值.
[解題思路] (1)由點到直線的距離求c的值,得到F(0,c)后可得拋物線的方程;(2)采用“設而不求”策略,先設出A(x1,y1),B(x2,y2),結(jié)合導數(shù)求切線PA,PB的方程,代入點P的坐標,根據(jù)結(jié)構(gòu),可得直線AB的方程;(3)將|AF|·|BF|轉(zhuǎn)化為關(guān)于x′(或y′)的函數(shù),再求最值.
[解] (1)依題意,設拋物線C的方程為x2=4cy(c>0),
由點到直線的距離公式,得=,
解得c=1(負值舍去),故拋物線C的方程為x2=4y.
(2)由x2=4y,得y=x2,其導數(shù)為y′=x.
設A(x1,y1),B(x2,y2),則x=4y1,x=4y2,
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.
因為切線PA,PB均過點P(x0,y0),
所以x1x0-2y0-2y1=0,x2x0-2y0-2y2=0,
所以和為方程x0x-2y0-2y=0的兩組解.
所以直線AB的方程為x0x-2y-2y0=0.
(3)由拋物線定義可知|AF|=y1+1,|BF|=y2+1,
所以|AF|·|BF|=(y1+1)(y2+1)=y1y2+(y1+y2)+1.
由消去x并整理得到關(guān)于y的方程為y2+(2y0-x)y+y=0.
由一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系得
y1+y2=x-2y0,y1y2=y.
所以|AF|·|BF|=y1y2+(y1+y2)+1
=y+x-2y0+1.
又點P(x0,y0)在直線l上,所以x0-y0-2=0,
即x0=y0+2,
所以y+x-2y0+1=2y+2y0+5=22+,
所以當y0=-時,|AF|·|BF|取得最小值,且最小值為.