题目内容

设抛物线y2=2px(p> 0)的焦点为F,经过点F的直线交抛物线于A、B两点.点C在抛物线的准线上,且BC∥x轴.证明直线 AC经过原点O.

思路解析:本题的解法很多,采用坐标方法进行代数推理,可以证明OA与OC的斜率相等,证明AO+OC=AC,证明OC与BF的交点A在抛物线上,证明AC的方程形如y=φ(p)x,等等,每种证明又有不同的表述形式,甚至可以用参数方程法,采用平面几何方法进行推理.

证法一:如图所示,

因为抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F(,0),所以经过点F的直线AB的方程可设为x=my+,代入抛物线方程得y2-2pmy-p2=0.

若记A(x1,y1),B(x2,y2),则y1,y2是该方程的两个根,所以y1y2=-p2.

因为BC∥x轴,且点C在准线x=-上,所以点C的坐标为(-,y2).

故直线CO的斜率为

k===,

即k也是直线OA的斜率,所以直线AC经过原点O.

证法二:设A(x1,y1),B(x2,y2).

因为BC∥x轴,所以C(-,y2).

因为A、B在抛物线上,

所以y12=2px1,y22=2px2.

又因为直线AB过焦点F,

所以kAF=kBF,即=.

所以.

所以y1y2(y2-y1)=p2(y1-y2).

因为y1≠y2,所以y1y2=-p2.

因为kOC=====kOA,

所以直线AC经过原点O.

证法三:因为抛物线y2=2px(p>0)的焦点为(,0),

所以设直线AB的方程为x=ky+.

消去x得y2-2pky-p2=0.

所以yA·yB=-p2.

因为A(,yA),C(-,yB),即C(-,-),

所以直线AC的方程为=.

化简得y=x.

显然,原点O适合此方程,所以原点O在直线AC上.

证法四:设B(a,b),则C(-,b),F(,0),

所以直线BF的方程为y(a-)=b(x-),

直线OC的方程为y=-x.

所以

消y得-x(a-)=b(x-).

所以所以A′(,-).

因为B在抛物线y2=2px上,所以b2=2ap.

所以A′(,-).

所以(-)2==2p·.

所以A′在抛物线y2=2px上.所以A′与A重合,即直线AC经过原点O.

证法五:如下图所示,记x轴与抛物线准线l的交点为E,过A作AD⊥l,D是垂足,则AD∥FE∥BC.

连结AC,与EF相交于点N,则.

根据抛物线的性质,得|AF|=|AD|,|BF|=|BC|.

所以|EN|===|NF|,

即点N是EF的中点,与抛物线的顶点O重合,所以直线AC经过原点O.

证法六:如下图所示,

设准线交x轴于点E,过A点作AM⊥x轴于M.

设A(x1,y1),B(x2,y2),则C(-,y2),所以=.

由证法二知y1=

所以=.所以△AOM∽△COE.所以∠AOM=∠COE.

故A、O、C三点共线,即直线AC过原点O.


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