在平面直角坐标系xOy中,过定点C(0,p)作直线与抛物线x2=2py(p>0)相交于A、B两点.

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  • 解题思路:解法1:(Ⅰ)依题意,点N的坐标为N(0,-p),可设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为y=kx+p,与x2=2py联立得x2=2pyy=kx+p消去y得x2-2pkx-2p2=0.然后由韦达定理结合三角形面积公式进行求解.(Ⅱ)假设满足条件的直线l存在,其方程为y=a,AC的中点为O',l与AC为直径的圆相交于点P,Q,PQ的中点为H,则O'H⊥PQ,Q'点的坐标为(x12,y1+p2),由此入手能够求出抛物线的通径所在的直线.解法2:(Ⅰ)依题意,点N的坐标为N(0,-p),可设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为y=kx+p,与x2=2py联立得x2=2pyy=kx+p消去y得x2-2pkx-2p2=0.由弦长公式得|AB|=1+k2|x1−x2|=1+k2•(x1+x2)2−4x1x2=1+k2•4p2k2+8p2=2p1+k2•k2+2,又由点到直线的距离公式得d=2p1+k2.由此能求出△ANB面积的最小值.(Ⅱ)假设满足条件的直线l存在,其方程为y=a,则以AC为直径的圆的方程为(x-0)(x-x1)-(y-p)(y-y1)=0,将直线方程y=a代入得x2-x1x+(a-p)(a-y1)=0,则△=x21−4(a−p)(a−y1)=4[(a−p2)y1+a(p−a)].由此入手能够求出抛物线的通径所在的直线.

    法1:(Ⅰ)依题意,点N的坐标为N(0,-p),

    可设A(x1,y1),B(x2,y2),

    直线AB的方程为y=kx+p,与x2=2py联立得

    x2=2py

    y=kx+p,

    消去y得x2-2pkx-2p2=0.

    由韦达定理得x1+x2=2pk,x1x2=-2p2

    于是S△ABN=S△BCN+S△ACN=

    1

    2•2p|x1−x2|

    =p|x1−x2|=p

    (x1+x2)2−4x1x2

    =p

    4p2k2+8p2=2p2

    k2+2,

    ∴当k=0时,(S△ABN)min=2

    2p2.

    (Ⅱ)假设满足条件的直线l存在,其方程为y=a,

    AC的中点为O',l与AC为直径的圆相交于点P,Q,PQ的中点为H,

    则O'H⊥PQ,Q'点的坐标为(x1,

    y1+p

    2).

    ∵|O′P|=

    1

    2|AC|=

    1

    2

    x21+(y1−p)2=

    1

    2

    y21+p2,|O′H|=|a−

    y1+p

    2|=

    1

    2|2a−y1−p|,

    ∴|PH|2=|O'P|2-|O'H|2=[1/4(

    y21+p2)−

    1

    4(2a−y1−p)2=(a−

    p

    2)y1+a(p−a),

    ∴|PQ|2=(2|PH|)2=4[(a−

    p

    2)y1+a(p−a)].

    令a−

    p

    2=0,得a=

    p

    2],此时|PQ|=p为定值,

    故满足条件的直线l存在,其方程为y=

    p

    2,

    即抛物线的通径所在的直线.

    解法2:(Ⅰ)前同解法1,再由弦长公式得|AB|=

    1+k2|x1−x2|=

    1+k2•

    (x1+x2)2−4x1x2=

    1+k2•

    4p2k2+8p2=2p

    1+k2•

    k2+2,

    又由点到直线的距离公式得d=

    2p

    1+k2.

    从而S△ABN=

    1

    2⋅d•|AB|=

    1

    2•2p

    1+k2•

    k2+2•

    2p

    1+k2=2p2

    k2+2,∴当k=0时,(S△ABN)min=2

    2p2.

    (Ⅱ)假设满足条件的直线l存在,其方程为y=a,则以AC为直径的圆的方程为(x-0)(x-x1)+(y-p)(y-y1)=0,

    将直线方程y=a代入得x2-x1x+(a-p)(a-y1)=0,

    则|x1-x2|2=

    x21−4(a−p)(a−y1)=4[(a−

    p

    2)y1+a(p−a)].

    设直线l与以AC为直径的圆的交点为P(x3,y3),Q(x4,y4),

    则有|PQ|=|x3−x4|=

    4[(a−

    p

    2)y1+a(p−a)]=2

    (a−

    p

    2)y1+a(p−a).

    令a−

    p

    2=0,得a=

    p

    2,此时|PQ|=p为定值,故满足条件的直线l存在,其方程为y=

    p

    2,

    即抛物线的通径所在的直线.

    点评:

    本题考点: 直线与圆锥曲线的综合问题.

    考点点评: 本小题主要考查直线、圆和抛物线等平面解析几何的基础知识,考查综合运用数学知识进行推理运算的能力和解决问题的能力.