Question

如圖，已知直線l₁：y=2x+m（m＜0）與拋物線C₁：y=ax²（a＞0）和圓C₂：x²+（y+1）²=5都相切，F(xiàn)是C₁的焦點．
（1）求m與a的值；
（2）設(shè)A是C₁上的一動點，以A為切點作拋物線C₁的切線l，直線l交y軸于點B，以FA，F(xiàn)B為鄰邊作平行四邊形FAMB，證明：點M在一條定直線上；
（3）在（2）的條件下，記點M所在的定直線為l₂，直線l₂與y軸交點為N，連接MF交拋物線C₁于P，Q兩點，求△NPQ的面積S的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）利用圓心到直線的距離等于半徑求出m，再利用導(dǎo)函數(shù)與切線的關(guān)系求出a的值即可．
（2）先求出以A為切點的切線l的方程以及點A，B的表達式，再利用以FA，F(xiàn)B為鄰邊作平行四邊形FAMB，結(jié)合向量運算即可求出點M所在的定直線．
（3）設(shè)直線MF：y=kx+

3

2

，代入y=

1

6

x2得：

1

6

x2-kx-

3

2

=0，結(jié)合根與系數(shù)的關(guān)系及三角形面積公式得出面積的表達式，最后利用函數(shù)思想即可求得△NPQ的面積S的取值范圍．

解答：解：（1）由已知，圓C₂：x²+（y+1）²=5的圓心為C₂（0，-1），半徑 r=

5

．（1分）
由題設(shè)圓心到直線l₁：y=2x+m的距離 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）
設(shè)l₁與拋物線的相切點為A₀（x₀，y₀），又y′=2ax，（5分）
得 2ax0=2?x0=

1

a

，y0=

1

a

．（6分）
代入直線方程得：

1

a

=

2

a

-6，∴a=

1

6

所以m=-6，a=

1

6

．（7分）
（2）由（1）知拋物線C₁方程為 y=

1

6

x2，焦點 F(0，

3

2

)．（8分）
設(shè) A(x1，

1

6

x

2 1

)，由（1）知以A為切點的切線l的方程為 y=

1

3

x1(x-x1)+

1

6

x

2 1

．（10分）
令x=0，得切線l交y軸的B點坐標(biāo)為 (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）
因為F是定點，所以點M在定直線 y=-

3

2

上．（14分）
（3）設(shè)直線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的面積S的取值范圍（9，+∞）．

點評：本題是對圓與橢圓知識的綜合考查．當(dāng)直線與圓相切時，可以利用圓心到直線的距離等于半徑求解．，也可以把直線與圓的方程聯(lián)立讓對應(yīng)方程的判別式為0求解．本題用的是第一種