问题: 解析几何的题目
已知抛物线x^2=4y与圆X^2+Y^2=32相交于A、B两点,圆与y轴正半轴交于点C,l是切点落在弧ACB上的切线,且L交抛物线于M(x1,y1) N(x2,y2)两点
(1)求点A。B,C的坐标
(2)若直线L的方程是y=kx+b,试求b与k的关系并求出b的取值范围
(3)若d表示M,N到抛物线焦点的距离之和,求d取最大值时
L的方程
解答:
解:(1)解方程组{x^2=4y,X^2+Y^2=32,得{x1=4,y1=4;{x2=-4,y2=4.(舍去了负的y值)
在X^2+Y^2=32中,令x=0,得y=4√2(舍去了负值).
所以,点A、B、C的坐标依次为(4,4)、(-4,4)、(0,4√2).
(2)把y=kx+b代入x^2=4y,消去y,整理,得
x^2-4kx-4b=0.
因为L:y=kx+b与抛物线x^2=4y相交,所以关于x的方程x^2-4kx-4b=0的判别式
Δ=(-4k)^2-4*1*(-4b)=16k^2+16b>0,即k^2+b>0.
把y=kx+b代入X^2+Y^2=32,消去y,整理,得
(1+k^2)x^2+2bkx+b^2-32=0.
因为L:y=kx+b与圆X^2+Y^2=32相切,
所以关于x的方程(1+k^2)x^2+2bkx+b^2-32=0的判别式
Δ'=(2bk)^2-4*(1+k^2)*(b^2-32)=128-4b^2+128k^2=0,即b^2=32+32k^2.
又因L:y=kx+b与圆X^2+Y^2=32相切的切点在弧ACB上,
所以-4≤-(2bk)/[2(1+k^2)]≤4,即-4≤bk/(1+k^2)≤4.
所以k与b应同时满足以下三个关系式:
k^2+b>0,b^2=32+32k^2,-4≤bk/(1+k^2)≤4.
由-4≤bk/(1+k^2)≤4得{4k^2-bk+4≥0,4k^2+bk+4≥0,
所以要使,-4≤bk/(1+k^2)≤4恒成立,则需Δ''=(±b)^2-4×4×4≥0.
所以,可得-8≤b≤8.又因为L与圆相切于点C时,L的截距b最小,
所以,b≥4√2.所以,4√2≤b≤8.
这就是b的取值范围.
(3)A,B到焦点的距离和也就是到准线y=-1的距离和,也就是AB与y轴交点P(0,b)到准线的距离的2倍,所以当b=8时,d(max)=2*(8+1)=18,此时,32k^2=8^2-32=32,k^2=1,即k=±1,直线L的方程为y=x+8,或y=-x+8.
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