設(shè)拋物線y2=2px(p> 0)的焦點(diǎn)為F,經(jīng)過(guò)點(diǎn)F的直線交拋物線于A、B兩點(diǎn).點(diǎn)C在拋物線的準(zhǔn)線上,且BC∥x軸.證明直線 AC經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O.

思路解析:本題的解法很多,采用坐標(biāo)方法進(jìn)行代數(shù)推理,可以證明OA與OC的斜率相等,證明AO+OC=AC,證明OC與BF的交點(diǎn)A在拋物線上,證明AC的方程形如y=φ(p)x,等等,每種證明又有不同的表述形式,甚至可以用參數(shù)方程法,采用平面幾何方法進(jìn)行推理.

證法一:如圖所示,

因?yàn)閽佄锞y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)為F(,0),所以經(jīng)過(guò)點(diǎn)F的直線AB的方程可設(shè)為x=my+,代入拋物線方程得y2-2pmy-p2=0.

若記A(x1,y1),B(x2,y2),則y1,y2是該方程的兩個(gè)根,所以y1y2=-p2.

因?yàn)锽C∥x軸,且點(diǎn)C在準(zhǔn)線x=-上,所以點(diǎn)C的坐標(biāo)為(-,y2).

故直線CO的斜率為

k===,

即k也是直線OA的斜率,所以直線AC經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O.

證法二:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2).

因?yàn)锽C∥x軸,所以C(-,y2).

因?yàn)锳、B在拋物線上,

所以y12=2px1,y22=2px2.

又因?yàn)橹本AB過(guò)焦點(diǎn)F,

所以kAF=kBF,即=.

所以.

所以y1y2(y2-y1)=p2(y1-y2).

因?yàn)閥1≠y2,所以y1y2=-p2.

因?yàn)閗OC=====kOA,

所以直線AC經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O.

證法三:因?yàn)閽佄锞y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)為(,0),

所以設(shè)直線AB的方程為x=ky+.

消去x得y2-2pky-p2=0.

所以yA·yB=-p2.

因?yàn)锳(,yA),C(-,yB),即C(-,-),

所以直線AC的方程為=.

化簡(jiǎn)得y=x.

顯然,原點(diǎn)O適合此方程,所以原點(diǎn)O在直線AC上.

證法四:設(shè)B(a,b),則C(-,b),F(xiàn)(,0),

所以直線BF的方程為y(a-)=b(x-),

直線OC的方程為y=-x.

所以

消y得-x(a-)=b(x-).

所以所以A′(,-).

因?yàn)锽在拋物線y2=2px上,所以b2=2ap.

所以A′(,-).

所以(-)2==2p·.

所以A′在拋物線y2=2px上.所以A′與A重合,即直線AC經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O.

證法五:如下圖所示,記x軸與拋物線準(zhǔn)線l的交點(diǎn)為E,過(guò)A作AD⊥l,D是垂足,則AD∥FE∥BC.

連結(jié)AC,與EF相交于點(diǎn)N,則.

根據(jù)拋物線的性質(zhì),得|AF|=|AD|,|BF|=|BC|.

所以|EN|===|NF|,

即點(diǎn)N是EF的中點(diǎn),與拋物線的頂點(diǎn)O重合,所以直線AC經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O.

證法六:如下圖所示,

設(shè)準(zhǔn)線交x軸于點(diǎn)E,過(guò)A點(diǎn)作AM⊥x軸于M.

設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則C(-,y2),所以=.

由證法二知y1=,

,

所以=.所以△AOM∽△COE.所以∠AOM=∠COE.

故A、O、C三點(diǎn)共線,即直線AC過(guò)原點(diǎn)O.


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(1)求證:y1y2=-p2

(2)求證:直線MA、MF、MB的斜率成等差數(shù)列.

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(1)若y1y2=-4,求拋物線的方程;

(2)當(dāng)b=2時(shí),求證:a+c為定值.

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