Question

如圖，P是拋物線C：x²=2y上一點，F(xiàn)為拋物線的焦點，直線l過點P且與拋物線交于另一點Q，已知P（x₁，y₁），Q（x₂，y₂）．
（1）若l經過點F，求弦長|PQ|的最小值；
（2）設直線l：y=kx+b（k≠0，b≠0）與x軸交于點S，與y軸交于點T
①求證：
②求的取值范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）由拋物線的方程求出拋物線的焦點，寫出過焦點的直線l的方程，和拋物線方程聯(lián)立后化為關于x的一元二次方程，利用根與系數關系求出P，Q的橫坐標的和，借助于拋物線的定義把弦長|PQ|轉化為兩點橫坐標的代數式，利用不等式求弦長|PQ|的最小值；
（2）①分別過P，Q作PP′⊥x軸，QQ′⊥x軸，利用平行線截線段成比例定理把要證的等式的左邊轉化為直線在y軸上的截距與點的縱坐標的比，從而得到要證得結論；
②聯(lián)立，消去x，得y²-2（k²+b）y+b²=0，利用根與系數關系得到P，Q兩點的縱坐標的和與積，結合基本不等式代入①后得到結論，或利用分類討論的方法求解的取值范圍．
解答：（1）解：∵F為拋物線的焦點，∴
設直線，
聯(lián)立，得x²-2kx-1=0（﹡）
則|PQ|=．
由（﹡）得x₁+x₂=2k，帶入上式得|PQ|=2k²+2≥2，當僅當k=0時|PQ|的最小值為2；  
（2）證明：如圖，
①分別過P，Q作PP′⊥x軸，QQ′⊥x軸，垂足分別為P′，Q′，
則
②聯(lián)立，消去x，得y²-2（k²+b）y+b²=0（﹟）
則．
（方法1）
而
而y₁，y₂可取一切不相等的正數∴的取值范圍為（2，+∞）．              
（方法2）
當b＞0時，上式=；                
當b＜0時，上式=．
由（﹟）式△＞0得k²+2b＞0即k²＞-2b
于是
綜上，的取值范圍為（2，+∞）．
點評：本題考查了直線與圓錐曲線的綜合題，考查了數學轉化思想方法和分類討論的數學思想方法，直線與圓錐曲線關系問題，常采用直線與曲線聯(lián)立，根據方程的根與系數的關系求解，這是處理這類問題的最為常用的方法，但圓錐曲線的特點是計算量比較大，要求考生具備較強的運算推理的能力，是難題．