题目内容

【题目】已知动直线l过抛物线C:y2=4x的焦点F,且与抛物线C交于M,N两点,且点M在x轴上方.

(1)若线段MN的垂直平分线交x轴于点Q,若|FQ|=8,求直线l的斜率;

(2)设点P(x0,0),若点M恒在以FP为直径的圆外,求x0的取值范围.

【答案】(1);(2)x0∈[0,1)∪(1,9).

【解析】

(1)由题意可得直线l的斜率存在且不为0,设l的方程与抛物线联立,求出两根之和及两根之积,进而可得MN的中点坐标,进而可得MN的中垂线方程,令y=0可得Q的坐标,进而求出|QF|的值,由题意可得直线l的斜率;

(2)由题意可得∠FMP为锐角,等价于0,求出的表达式,换元等价于h(t)=t2+(3﹣x0)4+x0,t>0恒成立,分两种情况求出x0 取值范围.

(1)由题意可得直线l的斜率存在且不为0,设直线l的方程为:x=ty+1,设M(x1,y1),N(x2,y2),线段MN的最大E(x0,y0),

联立直线与抛物线的方程可得:,

整理可得y2﹣4ty﹣4=0,

所以y1+y2=4t,y1y2=﹣4,

所以y0=2t,x0=ty0+1=2t2+1,即E(2t2+1,2t),

故线段MN的中垂线方程为:y﹣2t=﹣t(x﹣2t2﹣1),

令y=0,则Q(2t2+3,0),

所以|FQ|=|22+3﹣1|=8,

解得t,

所以直线l的斜率k;

(2)点M恒在以FP为直径的圆外,则∠FMP为锐角,等价于0,

设M(,y1),F(1,0),P(x0,0),

则(x0,﹣y1),(1,﹣y1),

故(x0)(1)+y12(1)x0>0恒成立,

令t,t>0,原式等价于t2+3t+(1﹣t)x0>0对任意t>0恒成立,

即t2+(3﹣x0)4+x0>0对任意t>0恒成立,

令h(t)=t2+(3﹣x0)4+x0,t>0,

①△=(3﹣x0)2﹣4x0<0,即1<x0<9,

②,解得0≤x0≤1,又因为x0≠1,故x0∈[0,1),

综上所述x0∈[0,1)∪(1,9).

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