题目内容

3.己知抛物线C1:x2=4y的焦点F,过点F的直线L与C1相交于AB两点,与C2:$\frac{x^2}{9}+\frac{y^2}{8}$=1相交于C,D两点,且$\overrightarrow{AC}$与$\overrightarrow{BD}$同向.
(1)若丨AC丨=丨BD丨,求直线L的斜率.
(2)设C1在点A处的切线与x轴的交点为M,证明:直线l绕点F旋转时,△MFD总是钝角三角形.

分析 (1)设出点的坐标,根据向量的关系,得到(x1+x2)2-4x1x2=(x3+x4)2-4x3x4,设直线l的方程,分别与C1,C2构成方程组,利用韦达定理,分别代入得到关于k的方程,解得即可;
(2)根据导数的几何意义得到C1在点A处的切线方程,求出点M的坐标,利用向量的乘积∠AFM是锐角,问题得以证明.

解答 解:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4),
因为$\overrightarrow{AC}$与$\overrightarrow{BD}$同向,且|AC|=|BD|,
所以$\overrightarrow{AC}$=$\overrightarrow{BD}$,
从而x3-x1=x4-x2,即x1-x2=x3-x4,于是
(x1+x2)2-4x1x2=(x3+x4)2-4x3x4,③
设直线的斜率为k,则l的方程为y=kx+1,
由$\left\{\begin{array}{l}{y=kx+1}\\{{x}^{2}=4y}\end{array}\right.$,得x2-4kx-4=0,而x1,x2是这个方程的两根,
所以x1+x2=4k,x1x2=-4,④
由$\left\{\begin{array}{l}{y=kx+1}\\{\frac{{x}^{2}}{8}+\frac{{y}^{2}}{9}=1}\end{array}\right.$,得(9+8k2)x2+16kx-64=0,而x3,x4是这个方程的两根,
所以x3+x4=-$\frac{16k}{9+8{k}^{2}}$,x3x4=-$\frac{64}{9+8{k}^{2}}$,⑤
将④⑤代入③,得16(k2+1)=(-$\frac{16k}{9+8{k}^{2}}$)2+4×$\frac{64}{9+8{k}^{2}}$,
所以(9+8k2)2=16×9,
解得k=±$\frac{\sqrt{6}}{4}$.
(2)由x2=4y得y′=$\frac{1}{2}$x,
所以C1在点A处的切线方程为y-y1=$\frac{1}{2}$x1(x-x1),
即y=$\frac{1}{2}$x1x-$\frac{1}{4}$x12,
令y=0,得x=$\frac{1}{2}$x1,
M($\frac{1}{2}$x1,0),
所以$\overrightarrow{FM}$=($\frac{1}{2}$x1,-1),
而$\overrightarrow{FA}$=(x1,y1-1),
于是$\overrightarrow{FM}$•$\overrightarrow{FA}$=$\frac{1}{2}$x12-y1+1=$\frac{1}{4}$x12+1>0,
因此∠AFM是锐角,从而∠MFD=180°-∠AFM是钝角,
故直线l绕点F旋转时,△MFD总是钝角三角形.

点评 本题考查了圆锥曲线的和直线的位置与关系,关键是联立方程,构造方程,利用韦达定理,以及向量的关系,得到关于k的方程,计算量大,属于难题.

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