题目内容

11.已知抛物线E:x2=2py(p>0),过点M(1,-1)作抛物线E的两条切线,切点分别为A,B,直线AB的斜率为$\frac{1}{2}$.
(1)求抛物线E的标准方程;
(2)与圆x2+(y-1)2=1相切的直线l:y=kx+m(其中m∈(2,4]),与抛物线交于P,Q两点,若在抛物线上存在点C,使$\overrightarrow{OC}$=λ$(\overrightarrow{OP}+\overrightarrow{OQ})$(λ>0),求λ的取值范围.

分析 (1)求出直线AB的方程为x-py+p=0,利用直线AB的斜率为$\frac{1}{2}$,从而求p,即可求出抛物线的标准方程;
(2)由题意设直线y=kx+m,又直线l与圆(y-1)2+x2=1相切,所以$\frac{|m-1|}{{\sqrt{1+{k^2}}}}=1$,即k2=m2-2m,由直线方程与抛物线联立可得△=16k2+16m>0,进而由韦达定理可得$λ=1+\frac{1}{2(m-2)}$,从而求λ的取值范围.

解答 解:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),
则点A处抛物线的切线为$y=\frac{x_1}{p}x-{y_1}$,过点M(1,-1),因而x1-py1+p=0;
同理,点B处抛物线的切线为$y=\frac{x_2}{p}x-{y_2}$,过点M(1,-1),因而x2-py2+p=0.
两式结合,说明直线x-py-p=0过A,B两点,也就是直线AB的方程为x-py+p=0.
由已知直线AB的斜率为$\frac{1}{2}$,知p=2.
故所求抛物线的方程为x2=4y.
(2)直线l的方程为y=kx+m,又直线l与圆(y-1)2+x2=1相切,
所以$\frac{|m-1|}{{\sqrt{1+{k^2}}}}=1$,即k2=m2-2m.
与抛物线方程联立,即$\left\{{\begin{array}{l}{y=kx+m}\\{{x^2}=4y}\end{array}}\right.$,
化简消y得x2-4kx-4m=0,△=16k2+16m>0,∴m>1或m<0,∵2<m≤4,∴△>0恒成立.
设P(x3,y3),Q(x4,y4),则x3+x4=4k,${y_3}+{y_4}=k({x_3}+{x_4})+2m=4{k^2}+2m$.
由$\overrightarrow{OC}=λ(\overrightarrow{OP}+\overrightarrow{OQ})(λ>0)$,则$\overrightarrow{OC}=(4kλ,λ(4{k^2}+2m))$,
又点C在抛物线上,则$λ=1+\frac{1}{2(m-2)}$,所以λ的取值范围为$[\frac{5}{4},+∞)$.

点评 本题考查了圆锥曲线的方程的求法及圆锥曲线与直线的运算,属于难题.

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