题目内容

在平面直角坐标系xOy中,F是抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点,M是抛物线C上位于第一象限内的任意一点,过M,F,O三点的圆的圆心为Q,点Q到抛物线C的准线的距离为.
(1)求抛物线C的方程;
(2)是否存在点M,使得直线MQ与抛物线C相切于点M?若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由.
(3)若点M的横坐标为,直线l:y=kx+与抛物线C有两个不同的交点A,B,l与圆Q有两个不同的交点D,E,求当≤k≤2时,|AB|2+|DE|2的最小值.

(1)x2=2y  (2)存在点M(,1)  (3)

解析解:(1)依题意知F,圆心Q在线段OF的垂直平分线y=上,
因为抛物线C的准线方程为y=-,
所以=,
即p=1.
因此抛物线C的方程为x2=2y.
(2)假设存在点M(x0>0)满足条件,抛物线C在点M处的切线斜率为y′==x0,
所以直线MQ的方程为y-=x0(x-x0).
令y=得xQ=+.
所以Q(+,).
又|QM|=|OQ|,
故(-)2+(-)2=(+)2+,
因此(-)2=.
又x0>0,
所以x0=,此时M(,1).
故存在点M(,1),
使得直线MQ与抛物线C相切于点M.
(3)当x0=时,由(2)得Q(,),
☉Q的半径为r==,
所以☉Q的方程为(x-)2+(y-)2=.
由
整理得2x2-4kx-1=0.
设A,B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
由于Δ1=16k2+8>0,x1+x2=2k,x1x2=-,
所以|AB|2=(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]
=(1+k2)(4k2+2).
由
整理得(1+k2)x2-x-=0.
设D,E两点的坐标分别为(x3,y3),(x4,y4),
由于Δ2=+>0,x3+x4=,
x3x4=-.
所以|DE|2=(1+k2)[(x3+x4)2-4x3x4]
=+.
因此|AB|2+|DE|2=(1+k2)(4k2+2)+  +.
令1+k2=t,
由于≤k≤2,
则≤t≤5,
所以|AB|2+|DE|2=t(4t-2)++
=4t2-2t++

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