Question

如圖，過拋物線C₁：y=x²-1上一點P（不與頂點重合）的切　線l與曲線C₂：相交所得的弦為AB．
（1）證明：弦AB的中點在一條定直線l₀上；
（2）過P點且平行于（1）中直線l₀的直線與曲線C₁的另一交點為Q，與l平行的直線與曲線C₁交于E、F兩點，已知∠EQP=45°，試判斷△EQF的形狀，并說明理由．

Answer 1

解：（1）設點P（t，t²-1）
因為對曲線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，
得4（1+t²）x²-4t（1+t²）x+（1-t²）（3+t²）=0．
由△=-16（1+t²）（t²-3）＞0得．
設A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），AB的中點為（x₀，y₀），
則x₁+x₂=t，y₁+y₂=2t（x₁+x₂）-2（t²+1）=-2，
從而y₀=-1．
所以弦AB的中點在一條定直線l₀：y=-1上．…（7分）
（2）由（1）知，P，Q兩點關于y軸對稱，所以Q（-t，t²-1）．
設EF的方程為y=2tx+b，代入y=x²-1得x²-2tx-b-1=0．
設E（x_E，x_E²-1），F（x_F，x_F²-1），
則x_E+x_F=2t，因為，
同理k_QF=x_E-t．所以k_QF+k_QE=（x_E+x_F）-2t=0．
若點F在直線PQ下方，則直線PQ平分∠EQF．
因為，所以，
即△EQF為直角三角形；
若點F在直線PQ上方，設M為線段PQ左邊延長線上一點，
則，結論仍然成立．…（15分）
分析：（1）設點P（t，t²-1），因為對曲線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，得4（1+t²）x²-4t（1+t²）x+（1-t²）（3+t²）=0．再由根的判別式和韋達定理能夠證明弦AB的中點在一條定直線l₀：y=-1上．
（2）由P，Q兩點關于y軸對稱，知Q（-t，t²-1）．設EF的方程為y=2tx+b，代入y=x²-1得x²-2tx-b-1=0．設E（x_E，x_E²-1），F（x_F，x_F²-1），則x_E+x_F=2t，因為，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．
點評：本題考查直線和圓錐曲線的位置關系，具有一定的難度，運算量大，解題繁瑣，答題時要認真審題，合理地進行等價轉化．