已知抛物线 $E:y^2=2px$($p>0$)与圆 $O:x^2+y^2=8$ 相交于 $A,B$ 两点,且点 $A$ 的横坐标为 $2$,过劣弧 $AB$ 上动点 $P(x_0,y_0)$ 作圆 $O$ 的切线与与抛物线 $E$ 交于 $C,D$ 两点,分别以 $C,D$ 为切点作抛物线 $E$ 的切线 $l_1,l_2$,$l_1$ 与 $l_2$ 相交于点 $M$.
【难度】
【出处】
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    解析几何
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    抛物线
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    抛物线的方程
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    抛物线的标准方程
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    解析几何
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    直线与圆锥曲线
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    切线方程
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    解析几何
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    轨迹问题
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    解析几何
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    圆锥曲线中的参数取值及范围问题
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    直线
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    直线与直线的位置关系
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    点到直线的距离公式
  1. 求抛物线 $E$ 的方程;
    标注
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      抛物线的标准方程
    答案
    $y^2=2x$
    解析
    根据题意,不妨设 $A(2,2)$,$B(2,-2)$,于是 $p=1$,从而抛物线的方程为\[y^2=2x.\]
  2. 求 $M$ 点的轨迹方程,并求点 $M$ 到直线 $CD$ 距离的取值范围.
    标注
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      点到直线的距离公式
    答案
    $\dfrac{x^2}{8}-y^2=1,x\in \left[-4,-2\sqrt 2\right]$;$\left[4\sqrt 2,\dfrac{9\sqrt 2}2\right]$
    解析
    根据题意,有圆的切线 $CD$ 的方程为\[x_0x+y_0y=8,\]其中 $x_0\in \left[2,2\sqrt 2\right]$,且 $x_0^2+y_0^2=2$.设 $M(m,n)$,则\[CD:ny=x+m,\]于是\[\begin{cases} m=-\dfrac{8}{x_0},\\
    n=-\dfrac{y_0}{x_0},\end{cases}\]因此有\[\begin{cases} x_0=-\dfrac 8m,\\
    y_0=\dfrac{8n}m,\end{cases}\]从而\[\left(-\dfrac 8m\right)^2+\left(\dfrac{8n}m\right)^2=8,\]因此点 $M$ 的轨迹方程为\[\dfrac{x^2}{8}-y^2=1,x\in \left[-4,-2\sqrt 2\right].\]点 $M$ 到直线 $CD$ 的距离\[\begin{split} d&=\dfrac{\left| x_0\cdot \left(-\dfrac{8}{x_0}\right)+y_0\cdot \left(-\dfrac{y_0}{x_0}\right)-8\right|}{\sqrt{x_0^2+y_0^2}}\\
    &=\dfrac{y_0^2}{2\sqrt 2x_0}+4\sqrt 2\\
    &=\dfrac{2\sqrt 2}{x_0}-\dfrac{x_0}{2\sqrt 2}+4\sqrt 2,\end{split}\]因此 $d$ 随着 $x_0$ 的增大而单调递减,其取值范围是 $\left[4\sqrt 2,\dfrac{9\sqrt 2}2\right]$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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