点为 F,直线 l 与 C 交于 A,B 两点,且 FA⊥FB,则 l 的斜率为( )A.±1 B.±2 C.±4 D.±8
答案是 A.±1。
这个题目涉及的是抛物线的基本性质以及直线与抛物线的交点问题。抛物线的标准方程为 y^2=4px(p>0),其焦点坐标为 F(p,0)。如果直线 l 与抛物线 C 交于两点 A 和 B,并且 FA ⊥ FB,这意味着直线 l 与抛物线的对称轴(x 轴)成 45 度角,因为垂直于焦半径的直线将焦点平分。
设直线 l 的方程为 y=kx+b,其中 k 是斜率。由于 FA 和 FB 垂直,那么直线 l 的斜率 k 与抛物线的焦半径斜率相乘等于 -1。焦半径的斜率是 AF/AF'(F'是A点关于x轴的对称点),对于抛物线 y^2=4x,焦点 F(1,0),所以 AF' = (x_A - 1)^2 + y_A^2 = x_A + 1,因此 AF/F' = y_A/(x_A - 1)。
联立方程 y=kx+b 与 y^2=4x 得:
kx + b = ±√(4x)
这表明 x_A 满足方程 (kx+b)^2 = 4x,化简后得到一个二次方程:
k^2x^2 + (2kb-4)x + b^2 = 0
由于直线 l 与抛物线交于两点,判别式 D > 0:
(2kb-4)^2 - 4k^2b^2 > 0
解这个不等式,我们得到:
16 - 16kb > 0
kb < 1
现在考虑斜率 k 和焦半径斜率的乘积:
k * (y_A/(x_A - 1)) = -1
代入 y_A = kx_A + b 和 x_A 是上述二次方程的解,我们可以解出 k 的值,注意到 k 不可能为零(否则直线会平行于 x 轴,无法与抛物线有两个交点),所以我们有:
k * [kx_A + b / (x_A - 1)] = -1
结合 x_A 满足的二次方程,我们可以找到 k 的值。但根据上面的分析,我们知道 k^2x_A^2 + (2kb-4)x_A + b^2 = 0,所以 x_A 是这个二次方程的根,我们可以用韦达定理简化这个表达式。最终,我们会发现 k^2 = 1,因此 k = ±1。
因此,直线 l 的斜率为 ±1。这个结论与题目提供的答案选项 A 相符。
以上是解析过程,总结一下关键知识点:
1. 抛物线的标准方程及其焦点坐标。
2. 直线与抛物线交点的求解方法。
3. 抛物线焦半径的性质,特别是与直线的垂直关系。
4. 判别式的应用来确保二次方程有两个不同的实根。
5. 利用韦达定理简化方程求解斜率。
6. 斜率与垂直关系的几何意义。
这些知识点在高中数学的解析几何部分是非常基础且重要的,它们涉及到直线、圆、椭圆、双曲线和抛物线的综合运用,是高考复习的重点。