18.(14分)已知抛物线 $C: x^{2}=-2 p y$ 经过点(2,-1).
(I)求抛物线 $C$ 的方程及其准线方程;
(II)设 $O$ 为原点,过抛物线 $C$ 的焦点作斜率不为 0 的直线 $l$ 交抛物线 $C$ 于两点 $M, N$ ,直线 $y=-1$ 分别交直线 $O M, O N$ 于点 $A$ 和点 $B$ .求证:以 $A B$ 为直径的圆经过 $y$ 轴上的两个定点.
(14分)已知抛物线 C: x^ 2 =-2 p y 经过…——2019 高考数学第 18 题答案解析
2019_北京卷 (2019·理)
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【分析】(I)代入点(2,-1),解方程可得 $p$ ,求得抛物线的方程和准线方程;
(II)抛物线 $x^{2}=-4 y$ 的焦点为 $F(0,-1)$ ,设直线方程为 $y=k x-1$ ,联立抛物线方程,运用韦达定理,以及直线的斜率和方程,求得 $A, B$ 的坐标,可得 $A B$ 为直径的圆方程,可令 $x=0$ ,解方程,即可得到所求定点.
【解答】解:(I )抛物线 $C: x^{2}=-2 p y$ 经过点 $(2,-1)$ .可得 $4=2 p$ ,即 $p=2$ ,
可得抛物线 $C$ 的方程为 $x^{2}=-4 y$ ,准线方程为 $y=1$ ;
(II)证明:抛物线 $x^{2}=-4 y$ 的焦点为 $F(0,-1)$ ,
设直线方程为 $y=k x-1$ ,联立抛物线方程,可得 $x^{2}+4 k x-4=0$ ,
设 $M\left(x_{1}, y_{1}\right), N\left(x_{2}, y_{2}\right)$ ,
可得 $x_{1}+x_{2}=-4 k, x_{1} x_{2}=-4$ ,
直线 $O M$ 的方程为 $y=\frac{y_{1}}{x_{1}} x$ ,即 $y=-\frac{x_{1}}{4} x$ ,
直线 $O N$ 的方程为 $y=\frac{\mathrm{y}_{2}}{\mathrm{x}_{2}} x$ ,即 $y=-\frac{\mathrm{x}_{2}}{4} x$ ,
可得 $A\left(\frac{4}{\mathrm{x}_{1}},-1\right), B\left(\frac{4}{\mathrm{x}_{2}},-1\right)$ ,
可得 $A B$ 的中点的横坐标为 $2\left(\frac{1}{\mathrm{x}_{1}}+\frac{1}{\mathrm{x}_{2}}\right)=2 \cdot \frac{-4 \mathrm{k}}{-4}=2 k$ ,
即有 $A B$ 为直径的圆心为 $(2 k,-1)$ ,半径为 $\frac{|\mathrm{AB}|}{2}=\frac{1}{2}\left|\frac{4}{\mathrm{x}_{1}}-\frac{4}{\mathrm{x}_{2}}\right|=2 \cdot \frac{\sqrt{16 \mathrm{k}^{2}+16}}{4}=2 \sqrt{1+\mathrm{k}^{2}}$ ,
可得圆的方程为 $(x-2 k)^{2}+(y+1)^{2}=4\left(1+k^{2}\right)$ ,
化为 $x^{2}-4 k x+(y+1)^{2}=4$ ,
由 $x=0$ ,可得 $y=1$ 或 -3 。
则以 $A B$ 为直径的圆经过 $y$ 轴上的两个定点 $(0,1),(0,-3)$ .
【点评】本题考查抛物线的定义和方程、性质,以及圆方程的求法,考查直线和抛物线方程联立,运用韦达定理,考查化简整理的运算能力,属于中档题.