1. 设点并求切点弦AB的方程
由(1)可知准线 l 的方程为 y=−2,圆 C1 的方程为 x2+y2=6。
设动点 M(t,−2),切点 A(x1,y1), B(x2,y2)。
抛物线 C2:x2=8y 即 y=8x2,对其求导得 y′=4x。
所以过点 A(x1,y1) 的切线方程为:y−y1=4x1(x−x1),化简得 y=4x1x−8x12=4x1x−y1。
又因为该切线过点 M(t,−2),代入得:−2=4tx1−y1,即 y1=4tx1+2。
同理,过点 B(x2,y2) 的切线也过 M(t,−2),可得 y2=4tx2+2。
因此,切点 A,B 的坐标均满足方程 y=4tx+2。
所以直线 AB 的方程为 y=4tx+2。
2. 联立直线与圆方程并应用韦达定理
设直线 AB 与圆 C1 交于点 E(x3,y3), F(x4,y4)。
联立直线 AB 与圆 C1 的方程:
{y=4tx+2x2+y2=6
消去 y 整理得:
x2+(4tx+2)2=6⟹(1+16t2)x2+tx−2=0
其判别式 Δ=t2−4(1+16t2)(−2)=23t2+8>0 恒成立。
根据一元二次方程根与系数的关系(韦达定理),得:
x3+x4=−1+16t2t=−16+t216t
x3x4=−1+16t22=−16+t232
3. 表示向量数量积
向量数量积 OE⋅OF=x3x4+y3y4。
因为 y3=4tx3+2,y4=4tx4+2,
所以:
y3y4=(4tx3+2)(4tx4+2)=16t2x3x4+2t(x3+x4)+4
代入数量积公式,得:
OE⋅OF=x3x4+16t2x3x4+2t(x3+x4)+4
=(1+16t2)x3x4+2t(x3+x4)+4
代入韦达定理的结果:
OE⋅OF=(1+16t2)(−16+t232)+2t(−16+t216t)+4
=−2−16+t28t2+4=2−16+t28t2
4. 求数量积的取值范围
将所得代数式变形:
2−16+t28t2=2−16+t28(16+t2)−128=−6+16+t2128
因为 t∈R,所以 t2≥0,由此可得 16+t2≥16。
从而 0<16+t2128≤16128=8。
因此,−6<−6+16+t2128≤−6+8=2。
所以 OE⋅OF 的取值范围是 (−6,2]。