过直线 $x-2y+13=0$ 上一动点 $A$($A$ 不在 $y$ 轴上)作抛物线 $y^2=8x$ 的两条切线,$M,N$ 为切点,直线 $AM,AN$ 分别与 $y$ 轴交于点 $B,C$.
【难度】
【出处】
2015年全国高中数学联赛湖北省预赛
【标注】
  1. 证明:直线 $MN$ 恒过一定点;
    标注
    答案
    解析
    如图.设 $A(x_0,y_0),M(x_1,y_1),N(x_2,y_2)$,可知抛物线在点 $M$ 处的切线方程为$$AM:yy_1=4(x+x_1),$$又 $AM$ 过 $A(x_0,y_0)$,故$$y_0y_1=4(x_0+x_1)\qquad\qquad\cdots\cdots\text{ ① }$$容易知道 $\text{ ① }$ 式说明直线 $y_0y=4(x_0+x)$ 恒过点 $M(x_1,y_1)$.
    同理可证得直线 $y_0y=4(x_0+x)$ 恒过点 $N(x_2,y_2)$.
    因此直线 $MN$ 方程为$$y_0y=4(x_0+x),$$又$$x_0=2y_0-13,$$代入上式,得$$y_0(y-8)=4(x-13),$$所以直线 $MN$ 恒过定点 $(13,8)$.
  2. 证明:$\triangle ABC$ 的外接圆恒过一定点,并求该圆半径的最小值.
    标注
    答案
    解析
    直线 $AM$ 与 $y$ 轴交于点 $B\left(0,\dfrac{4x_1}{y_1}\right)$.
    由于抛物线 $y^2=8x$ 的焦点为 $F(2,0)$,所以$$k_{BF}=\dfrac{\frac{4x_1}{y_1}-0}{0-2}=-\dfrac{2x_1}{y_1},$$又 $k_{BA}=\dfrac{4}{y_1}$,则$$k_{BA}\cdot k_{BF}=-\dfrac{8x_1}{y_1^2}=-1,$$所以 $BF\perp BA$.
    同理可证 $CF\perp AC$.
    因此 $A,B,C,F$ 四点共圆,且 $AF$ 为直径,因此 $\triangle ABC$ 的外接圆恒过定点 $F(2,0)$.
    在 $AF$ 和直线 $x-2y+13=0$ 垂直时,圆的直径 $AF$ 最小,此时两直线联立,解得 $A(-1,6)$,则$$|AF|=3\sqrt5.$$因此 $\triangle ABC$ 的外接圆的半径的最小值为 $\dfrac{3\sqrt5}{2}$.
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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