如圖,已知拋物線C:y2=2px和⊙M:(x﹣4)2+y2=1,過拋物線C上一點H(x0,y0)(y0≥1)作...
問題詳情:
如圖,已知拋物線C:y2=2px和⊙M:(x﹣4)2+y2=1,過拋物線C上一點H(x0,y0)(y0≥1)作兩條直線與⊙M相切於A、兩點,分別交拋物線爲E、F兩點,圓心點M到拋物線準線的距離爲.
(Ⅰ)求拋物線C的方程;
(Ⅱ)當∠AHB的角平分線垂直x軸時,求直線EF的斜率;
(Ⅲ)若直線AB在y軸上的截距爲t,求t的最小值.
【回答】
【考點】圓與圓錐曲線的綜合;利用導數研究函數的單調*;利用導數求閉區間上函數的最值;拋物線的標準方程.
【專題】綜合題.
【分析】(Ⅰ)利用點M到拋物線準線的距離爲,可得,從而可求拋物線C的方程;
(Ⅱ)法一:根據當∠AHB的角平分線垂直x軸時,點H(4,2),可得kHE=﹣kHF,設E(x1,y1),F(x2,y2),可得y1+y2=﹣2yH=﹣4,從而可求直線EF的斜率;
法二:求得直線HA的方程爲,與拋物線方程聯立,求出E,F的座標,從而可求直線EF的斜率;
(Ⅲ)法一:設A(x1,y1),B(x2,y2),求出直線HA的方程,直線HB的方程,從而可得直線AB的方程,令x=0,可得,再利用導數法,即可求得t的最小值.
法二:求以H爲圓心,HA爲半徑的圓方程,⊙M方程,兩方程相減,可得直線AB的方程,當x=0時,直線AB在y軸上的截距(m≥1),再利用導數法,即可求得t的最小值.
【解答】解:(Ⅰ)∵點M到拋物線準線的距離爲=,
∴,∴拋物線C的方程爲y2=x.
(Ⅱ)法一:∵當∠AHB的角平分線垂直x軸時,點H(4,2),∴kHE=﹣kHF,
設E(x1,y1),F(x2,y2),∴,∴,
∴y1+y2=﹣2yH=﹣4.
∴.
法二:∵當∠AHB的角平分線垂直x軸時,點H(4,2),∴∠AHB=60°,可得,,
∴直線HA的方程爲,
聯立方程組,得,
∵
∴,.
同理可得,,∴.
(Ⅲ)法一:設A(x1,y1),B(x2,y2),∵,∴,
∴直線HA的方程爲(4﹣x1)x﹣y1y+4x1﹣15=0,
同理,直線HB的方程爲(4﹣x2)x﹣y2y+4x2﹣15=0,
∴,,
∴直線AB的方程爲,
令x=0,可得,
∵,∴t關於y0的函數在[1,+∞)上單調遞增,
∴當y0=1時,tmin=﹣11.
法二:設點H(m2,m)(m≥1),HM2=m4﹣7m2+16,HA2=m4﹣7m2+15.
以H爲圓心,HA爲半徑的圓方程爲(x﹣m2)2+(y﹣m)2=m4﹣7m2+15,①
⊙M方程:(x﹣4)2+y2=1.②
①﹣②得:直線AB的方程爲(2x﹣m2﹣4)(4﹣m2)﹣(2y﹣m)m=m4﹣7m2+14.
當x=0時,直線AB在y軸上的截距(m≥1),
∵,∴t關於m的函數在[1,+∞)上單調遞增,
∴當m=1時,tmin=﹣11.
【點評】本題以拋物線與圓的方程爲載體,考查拋物線的標準方程,考查直線方程,同時考查利用導數法解決函數的最值問題,綜合*較強.
知識點:導數及其應用
題型:綜合題
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