Question

在平面直角坐标系xOy中，抛物线C的焦点在y轴上，且抛物线上的点P（x，4）到焦点F的距离为5．斜率为2的直线l与抛物线C交于A，B两点．
（Ⅰ）求抛物线C的标准方程，及抛物线在P点处的切线方程；
（Ⅱ）若AB的垂直平分线分别交y轴和抛物线于M，N两点（M，N位于直线l两侧），当四边形AMBN为菱形时，求直线l的方程．

Answer

（Ⅰ）设抛物线的方程，根据点P到焦点F的距离为5，可得抛物线的标准方程，利用导数，即可求得抛物线在P点处的切线方程；
（Ⅱ）设直线l的方程与抛物线方程联立，利用韦达定理，求得AB的中点，从而可得AB的垂直平分线方程，进一步确定M、N的坐标，即可求得直线l的方程．
【解析】
（Ⅰ）依题意设抛物线C：x2=2py（p＞0），
因为点P到焦点F的距离为5，所以点P到准线的距离为5．
因为P（x，4），所以由抛物线准线方程可得，∴p=2．
所以抛物线的标准方程为x2=4y．                   …（4分）
即，所以 ，点P（±4，4），
所以，．
所以点P（-4，4）处抛物线切线方程为y-4=-2（x+4），即2x+y+4=0；点P（4，4）处抛物线切线方程为y-4=2（x-4），即2x-y-4=0．
所以P点处抛物线切线方程为2x+y+4=0，或2x-y-4=0．   …（7分）
（Ⅱ）设直线l的方程为y=2x+m，A（x1，y1），B（x2，y2），
联立，消y得x2-8x-4m=0，△=64+16m＞0．
所以x1+x2=8，x1x2=-4m，
所以，，
即AB的中点为Q（4，8+m）．
所以AB的垂直平分线方程为．
因为四边形AMBN为菱形，所以M（0，m+10），
因为M，N关于Q（4，8+m）对称，所以N点坐标为N（8，m+6），
因为N在抛物线上，所以64=4×（m+6），即m=10，
所以直线l的方程为y=2x+10．       …（14分）