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精英家教网如图,已知直线l1:y=2x+m(m<0)与抛物线C1:y=ax2(a>0)和圆C2:x2+(y+1)2=5都相切,F是C1的焦点.
(1)求m与a的值;
(2)设A是C1上的一动点,以A为切点作抛物线C1的切线l,直线l交y轴于点B,以FA,FB为邻边作平行四边形FAMB,证明:点M在一条定直线上;
(3)在(2)的条件下,记点M所在的定直线为l2,直线l2与y轴交点为N,连接MF交抛物线C1于P,Q两点,求△NPQ的面积S的取值范围.
分析:(1)利用圆心到直线的距离等于半径求出m,再利用导函数与切线的关系求出a的值即可.
(2)先求出以A为切点的切线l的方程以及点A,B的表达式,再利用以FA,FB为邻边作平行四边形FAMB,结合向量运算即可求出点M所在的定直线.
(3)设直线MF:y=kx+
3
2
,代入y=
1
6
x2
得:
1
6
x2-kx-
3
2
=0
,结合根与系数的关系及三角形面积公式得出面积的表达式,最后利用函数思想即可求得△NPQ的面积S的取值范围.
解答:解:(1)由已知,圆C2:x2+(y+1)2=5的圆心为C2(0,-1),半径 r=
5
.(1分)
由题设圆心到直线l1:y=2x+m的距离 d=
|1+m|
22+(-1)2
.(3分)
即
|1+m|
22+(-1)2
=
5
,
解得m=-6(m=4舍去).(4分)
设l1与抛物线的相切点为A0(x0,y0),又y′=2ax,(5分)
得 2ax0=2?x0=
1
a
,y0=
1
a
.(6分)
代入直线方程得:
1
a
=
2
a
-6
,∴a=
1
6

所以m=-6,a=
1
6
.(7分)
(2)由(1)知抛物线C1方程为 y=
1
6
x2
,焦点 F(0,
3
2
)
.(8分)
设 A(x1,
1
6
x
2
1
)
,由(1)知以A为切点的切线l的方程为 y=
1
3
x1(x-x1)+
1
6
x
2
1
.(10分)
令x=0,得切线l交y轴的B点坐标为 (0,-
1
6
x
2
1
)
(11分)
所以
FA
=(x1,
1
6
x
2
1
-
3
2
)
,
FB
=(0,-
1
6
x
2
1
-
3
2
)
,(12分)
∴
FM
=
FA
+
FB
=(x1,-3)
(13分)
因为F是定点,所以点M在定直线 y=-
3
2
上.(14分)
(3)设直线MF:y=kx+
3
2
,代入y=
1
6
x2
得:
1
6
x2-kx-
3
2
=0
,得x1+x2=6k,x1x2=-9.
S△NPQ=
1
2
|NF||x1-x2|=
1
2
×3×
(x 1+x 2)  2 -4x 1x 2
=9
1+k2

∵k≠0,∴S△NPQ>9,
△NPQ的面积S的取值范围(9,+∞).
点评:本题是对圆与椭圆知识的综合考查.当直线与圆相切时,可以利用圆心到直线的距离等于半径求解.,也可以把直线与圆的方程联立让对应方程的判别式为0求解.本题用的是第一种
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