已知抛物线y=ax2-1上存在关于直线l:x+y=0成轴对称的两点,试求实数a的

已知抛物线y=ax2-1上存在关于直线l:x+y=0成轴对称的两点,试求实数a的取值范围.

答案

解法一:设抛物线上关于直线l对称的两相异点为P(x1,y1)、Q(x2,y2),线段PQ的中点为M(x0,y0),设直线PQ的方程为y=x+b,由于P、Q两点存在,所以方程组有两组不同的实数解,即得方程ax2-x-(1+b)=0.            ①

    判别式Δ=1+4a(1+b)>0.                       ②

    由①得x0==,y0=x0+b=+b.

    ∵M∈l,∴0=x0+y0=++b,即b=-,代入②解得a>.

解法二:设同解法一,由题意得

   

    将①②代入③④,并注意到a≠0,x1-x2≠0,

    得

    由二元均值不等式易得

    2(x12+x22)>(x1+x2)2(x1≠x2).

    将⑤⑥代入上式得

    2(-+)>()2,解得a>.

解法三:同解法二,由①-②,得

    y1-y2=a(x1+x2)(x1-x2).

    ∵x1-x2≠0,

    ∴a(x1+x2)==1.

    ∴x0==.

    ∵M(x0,y0)∈l,

    ∴y0+x0=0,即y0=-x0=-,从而PQ的中点M的坐标为(,-).

    ∵M在抛物线内部,

    ∴a()2-(-)-1<0.

    解得a>.(舍去a<0,为什么?).

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