Question

如圖，P是拋物線C：y=x²上一點(diǎn)，直線l過(guò)點(diǎn)P且與拋物線C交于另一點(diǎn)Q．若直線l與過(guò)點(diǎn)P的切線垂直，求線段PQ中點(diǎn)M的軌跡方程．

Answer 1

【答案】分析：欲求PQ中點(diǎn)M的軌跡方程，需知P、Q的坐標(biāo)．思路一，P、Q是直線l與拋物線C的交點(diǎn)，故需求直線l的方程，再與拋物線C的方程聯(lián)立，利用韋達(dá)定理、中點(diǎn)坐標(biāo)公式可求得M的軌跡方程；思路二，設(shè)出P、Q的坐標(biāo)，利用P、Q的坐標(biāo)滿足拋物線C的方程，代入拋物線C的方程相減得PQ的斜率，利用PQ的斜率就是l的斜率，可求得M的軌跡方程．
解答：解：設(shè)P（x₁，y₁）、Q（x₂，y₂）、M（x，y），依題意知x₁≠0，y₁＞0，y₂＞0．
由y=x²，①
得y′=x．
∴過(guò)點(diǎn)P的切線的斜率k_切=x₁，∴直線l的斜率k_l=-=-，
直線l的方程為y-x₁²=-（x-x₁）．②
方法一：聯(lián)立①②消去y，得x²+x-x₁²-2=0．
∵M(jìn)為PQ的中點(diǎn)，
∴x==-，y=x₁²-（x-x₁）．消去x₁，得y=x²++1（x≠0），
∴PQ中點(diǎn)M的軌跡方程為y=x²++1（x≠0）．
方法二：由y₁=x₁²，y₂=x₂²，x=，
得y₁-y₂=x₁²-x₂²=（x₁+x₂）（x₁-x₂）=x（x₁-x₂），則x==k_l=-，
∴x₁=-．
將上式代入②并整理，得y=x²++1（x≠0），
∴PQ中點(diǎn)M的軌跡方程為y=x²++1（x≠0）．
點(diǎn)評(píng)：本題考查拋物線的應(yīng)用，及軌跡方程的求法，關(guān)鍵是看清題中給出的條件，靈活運(yùn)用韋達(dá)定理，中點(diǎn)坐標(biāo)公式進(jìn)行求解．