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(2013•揭阳二模)如图已知抛物线C:y2=2px(p>0)的准线为l,焦点为F,圆M的圆心在x轴的正半轴上,且与y轴相切.过原点作倾斜角为
π
3
的直线t,交l于点A,交圆M于点B,且|AO|=|OB|=2.
(1)求圆M和抛物线C的方程;
(2)设G,H是抛物线C上异于原点O的两个不同点,且
OG
•
OH
=0
,求△GOH面积的最小值;
(3)在抛物线C上是否存在两点P,Q关于直线m:y=k(x-1)(k≠0)对称?若存在,求出直线m的方程,若不存在,说明理由.
分析:(1)由|AO|=2,
p
2
=OAcos60°可求得p,从而可求得抛物线C的方程;继而可求得圆M的半径r,从而可求其方程;
(2)设G(x1,y1),H(x2,y2),由
OG
•
OH
=0得x1x2+y1y2=0,由
y
2
1
=4x1,
y
2
2
=4x2,可求得x1x2=16,利用三角形的面积公式,结合基本不等式即可求得△GOH面积的最小值;
(3)设P(x3,y3),Q(x4,y4)关于直线m对称,且PQ中点D(x0,y0),利用P(x3,y3),Q(x4,y4)在抛物线C上,y32=4x3,y42=4x4,两式相减可求得y0=-2k,最后利用D(x0,y0)在m:y=k(x-1)(k≠0)上即可知点D(x0,y0)在抛物线外,从而可得答案.
解答:解:(1)∵
p
2
=OAcos60°=2×
1
2
=1
,即p=2,
∴所求抛物线的方程为y2=4x--------------------------------(2分)
∴设圆的半径为r,则r=
OB
2
•
1
cos60°
=2
,∴圆的方程为(x-2)2+y2=4.--------------(4分)
(2)设G(x1,y1),H(x2,y2),由
OG
•
OH
=0得x1x2+y1y2=0,
∵
y
2
1
=4x1,
y
2
2
=4x2,
∴x1x2=16,--------------------------------(6分)
∵
S
 
△GOH
=
1
2
|
OG
|
|
OH
|
,
∴
S
2
△GOH
=
1
4
|
OG
|2
•|
OH
|2
=
1
4
(x12+y12)(x22+y22)=
1
4
(
x
2
1
+4x1)(
x
2
2
+4x2)
,
=
1
4
[(x1x2)2+4x1x2(x1+x2)+16x1x2]
≥
1
4
[(x1x2)2+4x1x2•2
x1x2
+16x1x2]
=256,
∴
S
 
△GOH
≥16,当且仅当x1=x2=4时取等号,
∴△GOH面积最小值为16.-------------------------------------------(9分)
(3)设P(x3,y3),Q(x4,y4)关于直线m对称,且PQ中点D(x0,y0)
∵P(x3,y3),Q(x4,y4)在抛物线C上,
∴y32=4x3,y42=4x4,
两式相减得:(y3-y4)(y3+y4)=4(x3-x4)--------------------------------(11分)
∴y3+y4=4•
x3-x4
y3-y4
=
4
kPQ
=-4k,
∴y0=-2k
∵D(x0,y0)在m:y=k(x-1)(k≠0)上
∴x0=-1<0,点D(x0,y0)在抛物线外--------------------------------(13分)
∴在抛物线C上不存在两点P,Q关于直线m对称.--------------------------(14分)
点评:本题考查直线与圆锥曲线的关系,考查圆的标准方程与抛物线的标准方程,考查基本不等式及点差法,突出抽象思维能力与运算能力的考查,属于难题.
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3
3
2
3
3
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2
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π
2
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