如图,在平面直角坐标系 $xOy$ 中,已知直线 $l:x-y-2=0$,抛物线 $C:y^2=2px\left(p>0\right)$.
【难度】
【出处】
【标注】
  1. 若直线 $l$ 过抛物线 $C$ 的焦点,求抛物线 $C$ 的方程;
    标注
    答案
    抛物线 $C$ 的方程为 $ {{y}^{2}}=8x$.
    解析
    考查抛物线的基本量与方程.因为 $ l:x-y-2=0$,所以 $l$ 与 $x$ 轴的交点坐标为 $\left( {2,0} \right)$
    即抛物线的焦点为 $\left( {2,0} \right)$,所以 $ \dfrac{p}{2}=2$,所以
    $ {{y}^{2}}=8x$.
  2. 已知抛物线 $C$ 上存在关于直线 $l$ 对称的相异两点 $P$ 和 $Q$.
    ① 求证:线段 $PQ$ 的中点坐标为 $\left(2-p,-p\right)$;
    ② 求 $p$ 的取值范围.
    标注
    答案
    ① 略;
    ② $p$ 的取值范围为 $ \left( 0,\dfrac{4}{3} \right)$.
    解析
    本题是典型的弦中点问题,可考虑用点差法解决.① 设点 $P\left( {{x}_{1}},{{y}_{1}} \right)$,$Q\left( {{x}_{2}},{{y}_{2}} \right)$.则\[\begin{cases}
    {{y}_{1}}^{2}=2p{{x}_{1}} , \\
    {{y}_{2}}^{2}=2p{{x}_{2}}, \\
    \end{cases} \]即\[ \begin{cases}\dfrac{{{y}_{1}}^{2}}{2p}={{x}_{1}} , \\
    \dfrac{{{y}_{2}}^{2}}{2p}={{x}_{2}}, \\
    \end{cases} \]因为\[{{k}_{PQ}}=\dfrac{{{y}_{1}}-{{y}_{2}}}{\dfrac{{{y}_{1}}^{2}}{2p}-\dfrac{{{y}_{2}}^{2}}{2p}}=\dfrac{2p}{{{y}_{1}}+{{y}_{2}}},\]又因为 $ P,Q$ 关于直线 $l$ 对称,所以 $ {{k}_{PQ}}=-1$,即 ${{y}_{1}}+{{y}_{2}}=-2p$,所以 $ \dfrac{{{y}_{1}}+{{y}_{2}}}{2}=-p$.
    又因为 $ PQ$ 中点一定在直线 $l$ 上,所以 $ \dfrac{{{x}_{1}}+{{x}_{2}}}{2}=\dfrac{{{y}_{1}}+{{y}_{2}}}{2}+2=2-p$,
    所以线段 $PQ$ 的中点坐标为 $\left( 2-p,-p \right)$.
    ② 因为中点坐标为 $\left( 2-p,-p \right)$,所以\[ \begin{cases}
    {{y}_{1}}+{{y}_{2}}=-2p , \\
    {{x}_{1}}+{{x}_{2}}=\dfrac{{{y}_{1}}^{2}+{{y}_{2}}^{2}}{2p}=4-2p ,\\
    \end{cases} \]即\[ \begin{cases}{{y}_{1}}+{{y}_{2}}=-2p , \\
    {{y}_{1}}^{2}+{{y}_{2}}^{2}=8p-4{{p}^{2}} ,\\
    \end{cases} \]所以\[ \begin{cases}{{y}_{1}}+{{y}_{2}}=-2p , \\
    {{y}_{1}}{{y}_{2}}=4{{p}^{2}}-4p, \\
    \end{cases} \]即关于 $y$ 的方程 ${{y}^{2}}+2py+4{{p}^{2}}-4p=0$ 有两个不等根.
    所以 $ \Delta >0$,即 ${{\left( 2p \right)}^{2}}-4\left( 4{{p}^{2}}-4p \right)>0$,解得 $0<p<\dfrac 43$.所以 $ p\in \left( 0,\dfrac{4}{3} \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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