已知过抛物线y2=4x的焦点F的弦与抛物线交于A,B两点,过A,B分别作y轴的垂线,垂足分别为C,D,则|AC|+|BD|的最小值是___.

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完整解法

1. 设点并转化几何距离为坐标表示

抛物线 y2=4xy^2 = 4x 的焦点为 F(1,0)F(1, 0)。设 A(x1,y1)A(x_1, y_1),B(x2,y2)B(x_2, y_2) 为抛物线上的两点。
因为 AC⊥yAC \perp y 轴,BD⊥yBD \perp y 轴,垂足 C,DC, D 在 yy 轴上,所以 ∣AC∣=x1|AC| = x_1,∣BD∣=x2|BD| = x_2。
因此,我们需要求 ∣AC∣+∣BD∣=x1+x2|AC| + |BD| = x_1 + x_2 的最小值。

2. 设出过焦点的直线方程

由题意,过焦点 F(1,0)F(1,0) 的弦 ABAB 的两端点 A,BA, B 在抛物线上,则该直线斜率不为 00(否则与抛物线只有一个交点)。
因此,可设直线 ABAB 的方程为 x=my+1x = my + 1。

3. 联立方程并应用韦达定理

将直线方程 x=my+1x = my + 1 代入抛物线方程 y2=4xy^2 = 4x 中,得:
y2=4(my+1)⇒y2−4my−4=0y^2 = 4(my + 1) \Rightarrow y^2 - 4my - 4 = 0。
设 A(x1,y1)A(x_1, y_1),B(x2,y2)B(x_2, y_2),则由一元二次方程的韦达定理可得:
y1+y2=4my_1 + y_2 = 4m,y1y2=−4y_1 y_2 = -4。

4. 计算代数式的值并求得最小值

由于 A,BA, B 在直线 x=my+1x = my + 1 上,我们可以表示 x1+x2x_1 + x_2:
x1+x2=(my1+1)+(my2+1)=m(y1+y2)+2x_1 + x_2 = (my_1 + 1) + (my_2 + 1) = m(y_1 + y_2) + 2。
代入 y1+y2=4my_1 + y_2 = 4m,得:
x1+x2=m(4m)+2=4m2+2x_1 + x_2 = m(4m) + 2 = 4m^2 + 2。
因为 m2≥0m^2 \ge 0,所以 4m2+2≥24m^2 + 2 \ge 2。
当且仅当 m=0m = 0(即直线 ABAB 垂直于 xx 轴)时,等号成立。
因此,∣AC∣+∣BD∣|AC| + |BD| 的最小值为 22。

答案

2

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