题目内容
3.已知斜率为k的直线l过点M(1,0),且与抛物线x2=2y交于A,B两点,若动点P在y轴的右侧且满足$\overrightarrow{OP}=\frac{1}{2}\overrightarrow{OA}+\frac{1}{2}\overrightarrow{OB}$)(O为坐标原点).(1)求动点P的轨迹方程;
(2)记动点P的轨迹为C,若曲线C的切线斜率为λ,满足$\overrightarrow{MB}=λ\overrightarrow{MA}$,点A到y轴的距离为a,求a的取值范围.
分析 (1)点斜式设出直线l的方程并与抛物线方程联立方程组,得到直线l与物线交于A,B两点的坐标间的关系,由$\overrightarrow{OP}=\frac{1}{2}\overrightarrow{OA}+\frac{1}{2}\overrightarrow{OB}$,得到点P的坐标与直线斜率k的关系,消去k得到动点P的轨迹方程.
(2)先求出曲线C的切线斜率λ的范围,又$\overrightarrow{MB}=λ\overrightarrow{MA}$,用λ表示a,由斜率λ的范围得出a的取值范围.
解答 解:(1)设直线l的方程为y=k(x-1),交点为A(x1,y1),B(x2,y2).
由$\left\{\begin{array}{l}{x^2}=2y\\ y=k(x-1)\end{array}\right.$,得x2-2kx+2k=0,…(1分)
因为直线与抛物线有两个交点,所以△=4k2-8k>0,即k>2或k<0..…(2分)
则$\left\{\begin{array}{l}{x_1}+{x_2}=2k\\{x_1}{x_2}=2k\end{array}\right.$.…(3分)
由$\overrightarrow{OP}=\frac{1}{2}\overrightarrow{OA}+\frac{1}{2}\overrightarrow{OB}$,得P是AB的中点,设P(x,y),
则$\left\{\begin{array}{l}x=\frac{{{x_1}+{x_2}}}{2}=k\\ y=k(x-1)={k^2}-k\end{array}\right.$,消去k得y=x2-x,…(4分)
由P点在y轴的右侧,得x>0,再由x=k,及k>2或k<0,得x>2.…(5分)
故动点P的轨迹方程为y=x2-x(x>2).…(6分)
(2)由曲线C的方程为y=x2-x(x>2),曲线C的切线的斜率为λ=y'=2x-1(x>2),∴λ>3.…(7分)
由已知得:$\left\{\begin{array}{l}\overrightarrow{MB}=({x_2}-1,{y_2})\\ \overrightarrow{MA}=({x_1}-1,{y_1})\end{array}\right.$
由$\overrightarrow{MB}=λ\overrightarrow{MA}$得$\left\{\begin{array}{l}{x_2}-1=λ({x_1}-1)\\{y_2}=λ{y_1}\end{array}\right.$,由${x_1}^2=2{y_1}$,${x_2}^2=2{y_2}$得$\left\{\begin{array}{l}{x_2}=λ{x_1}-λ+1\\{x_2}^2=λ{x_1}^2\end{array}\right.$
又λ>3解得$λ{x_1}^2-2λ{x_1}+λ-1=0$,…(9分)
解得${x_1}=\frac{{2λ±\sqrt{4λ}}}{2λ}=1±\sqrt{\frac{1}{λ}}$.
则A到y轴的距离为$a={x_1}=1±\sqrt{\frac{1}{λ}}(λ>3)$,
故a的取值范围是$(1-\frac{{\sqrt{3}}}{3},1)∪(1,1+\frac{{\sqrt{3}}}{3})$.…(12分)
点评 本题考查抛物线方程、轨迹方程的求法,以及向量运算,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.
| A. | 3 | B. | 2 | C. | -2 | D. | -3 |