解题思路:(Ⅰ)将直线AB的方程y=k(x-1)代入y2=4x,利用韦达定理,确定C,D的坐标,利用点差法,即可求直线CD的斜率;
(Ⅱ) 求出|AB|,点M到直线AB的距离,可得面积,进而可求△MCD的面积的取值范围.
(Ⅰ) 将直线AB的方程y=k(x-1)代入y2=4x,可得ky2-4y-4k=0,并且△=16(1+k2)>0恒成立.
若设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=
4
k, y1y2=-4.①
又设C(x3,y3),D(x4,y4),由A、M、C三点共线可得
y1
x1-a=
y3
x3-a⇒y1x3-y3x1=a(y1-y3)
将x3=
y23
4, x4=
y24
4代入上式可得(y1-y3)(a+
y1y3
4)=0.
又因为y1≠y3,所以a+
y1y3
4=0.即知y3=-
4a
y1,
同理可得y4=-
4a
y2.
联系①式可得y3+y4=-4a(
1
y1+
1
y2)=
4a
k,y3y4=
16a2
y1y2=-4a2②
设直线CD的斜率为m,由
y23=4x3,
y24=4x4
两式相减可得,m=
y3-y4
x3-x4=
4
y3+y4=
k
a
特别地,当k=1时,m=
1
a.…(6分)
(Ⅱ) |AB|=
(x1-x2)2+(y1-y2)2=
1+
1
k2|y1-y2|=
1+
1
k2•
16+16k2
|k|,
点M到直线AB的距离d=
|k(a-1)|
1+k2,
故△MAB的面积为S△MAB=
1
2•|AB|•d=
1
2•
1+
1
k2•
16+16k2
|k|•
|k(a-1)|
1+k2=2|a-1|•
1+
1
k2.
注意到
S△MCD
S△MAB=
1
2•|MC|•|MD|•sin∠CMD
1
2•|MA|•|MB|•sin∠AMB=
|MC|
|MA|•
|MD|
|MB|=
|y3y4|
|y1y2|=
16a2
y21
y22=a2,
所以S△MCD=a2•S△MAB=2a2|a-1|•
1+
1
k2.
因为
1+
1
k2∈(1,+∞),所以△MCD的面积的取值范围是(2a2|a-1|,+∞).…(15分)
点评:
本题考点: 抛物线的简单性质.
考点点评: 本题主要考查抛物线的几何性质,直线与抛物线的位置关系等基础知识,同时考查解析几何的基本思想方法和运算求解能力.