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已知圆C过定点A(0,p)(p>0),圆心C在抛物线x2=2py上运动,若MN为圆C在x轴上截得的弦,设|AM|=m,|AN|=n,∠MAN=θ.

(1)当点C运动时,|MN|是否变化?写出并证明你的结论?

(2)求+的最大值,并求取得最大值时θ的值和此时圆C的方程.若不存在,说明理由

(1)|MN|=2p不变化  

(2)2 , θ=45°圆的方程为(x- p)2+(y-p)2=2p2或(x+p)2+(y-p)2=2p2


解析:

(1)设圆心C(x0,y0),则x20=2py0,圆C的半径|CA|=,其方程为(x-x0)2+(y-y0)2=x20+(y0-p)2,令y=0,并将x20=2py0,代入,得x2-2x0x+x20-p2=0,解得xm=x0-p,xN=x0+p,∴|MN|=|xN-xM|=2p(定值)

(2)∵m=|AM|=,n=|AN|=,∴m2+n2=4p2+2x20,m·n=,∴+====

=2≤2,当且仅当y0=p时等号成立,x0p,此时△MCN为等腰直角三角形,且∠MCN=90°,∴∠MAN=∠MCN=45°,故当θ=45°时,圆的方程为(x- p)2+(y-p)2=2p2或(x+p)2+(y-p)2=2p2

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m
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+
n
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