Question

（2010•濰坊三模）如圖，過(guò)拋物線C₁：y=x²-1上一點(diǎn)P（不與頂點(diǎn)重合）的切  線l與曲線C₂：x2+

y2

4

=1相交所得的弦為AB．
（1）證明：弦AB的中點(diǎn)在一條定直線l₀上；
（2）過(guò)P點(diǎn)且平行于（1）中直線l₀的直線與曲線C₁的另一交點(diǎn)為Q，與l平行的直線與曲線C₁交于E、F兩點(diǎn)，已知∠EQP=45°，試判斷△EQF的形狀，并說(shuō)明理由．

Answer 1

分析：（1）設(shè)點(diǎn)P（t，t²-1），因?yàn)閷?duì)曲線C₁而言，所以l的斜率為y'|_x=t=2t，直線l的方程為y=2tx-（t²+1）．由

y=2tx-(t2+1) x2+ y2 4 =1

，得4（1+t²）x²-4t（1+t²）x+（1-t²）（3+t²）=0．再由根的判別式和韋達(dá)定理能夠證明弦AB的中點(diǎn)在一條定直線l₀：y=-1上．
（2）由P，Q兩點(diǎn)關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng)，知Q（-t，t²-1）．設(shè)EF的方程為y=2tx+b，代入y=x²-1得x²-2tx-b-1=0．設(shè)E（x_E，x_E²-1），F(xiàn)（x_F，x_F²-1），則x_E+x_F=2t，因?yàn)?span id="k2w1zq3" class="MathJye">kQF=

( x 2 F -1)-(t2-1)

xF+t

=xF-t，同理k_QF=x_E-t．所以k_QF+k_QE=（x_E+x_F）-2t=0．由此能夠判斷△EQF為直角三角形．

解答：解：（1）設(shè)點(diǎn)P（t，t²-1）
因?yàn)閷?duì)曲線C₁而言，所以l的斜率為y'|_x=t=2t，
直線l的方程為y=2tx-（t²+1）．
由

y=2tx-(t2+1) x2+ y2 4 =1

，
得4（1+t²）x²-4t（1+t²）x+（1-t²）（3+t²）=0．
由△=-16（1+t²）（t²-3）＞0得-

3

＜t＜

3

．
設(shè)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），AB的中點(diǎn)為（x₀，y₀），
則x₁+x₂=t，y₁+y₂=2t（x₁+x₂）-2（t²+1）=-2，
從而y₀=-1．
所以弦AB的中點(diǎn)在一條定直線l₀：y=-1上．…（7分）
（2）由（1）知，P，Q兩點(diǎn)關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng)，所以Q（-t，t²-1）．
設(shè)EF的方程為y=2tx+b，代入y=x²-1得x²-2tx-b-1=0．
設(shè)E（x_E，x_E²-1），F(xiàn)（x_F，x_F²-1），
則x_E+x_F=2t，因?yàn)?span id="8khp8z3" class="MathJye">kQF=

( x 2 F -1)-(t2-1)

xF+t

=xF-t，
同理k_QF=x_E-t．所以k_QF+k_QE=（x_E+x_F）-2t=0．
若點(diǎn)F在直線PQ下方，則直線PQ平分∠EQF．
因?yàn)?span id="cky2srr" class="MathJye">∠EQP=

π

4

，所以∠EQF=

π

2

，
即△EQF為直角三角形；
若點(diǎn)F在直線PQ上方，設(shè)M為線段PQ左邊延長(zhǎng)線上一點(diǎn)，
則∠FQM=∠EQP=

π

4

，結(jié)論仍然成立．…（15分）

點(diǎn)評(píng)：本題考查直線和圓錐曲線的位置關(guān)系，具有一定的難度，運(yùn)算量大，解題繁瑣，答題時(shí)要認(rèn)真審題，合理地進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化．