题目内容
(本小题满分14分)
已知定点A(1,0)和定直线x=-1的两个动点E、F,满足AE⊥AF,动点P满足EP∥OA,FO∥OP(其中O为坐标原点).
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)过点B(0,2)的直线l与(1)中轨迹C相交于两个不同的点M、N,若∠MAN为钝角,求直线l的斜率的取值范围;
(3)过点T(-1,0)作直线m与(1)中的轨迹C交于两点G、H,问在x轴上是否存在一点D,使△DGH为等边三角形;若存在,试求出点D的坐标;若不存在,请说明理由.
解:
(1)设P(x,y),E(-1,y1),F(-1,y2)(y1、y2均不为0),
由EP∥OA得y1=y,即E(-1,y).
由FO∥OP得y2=-
,即F(―1,―
),得
AE·AF=0
(2,-y1)·(2,y2)=0
y1y2=-4
y2=4x(x≠0)
所以动点P的轨迹C的方程为y2=4x(x≠0).
(3分)
(2)设直线l的方程y=kx+2(k≠0),M(,y1),N(
,y2)联立得
消去x得ky2-4y+8=0,所以y1+y2=
,y1y2=
,且△=16-32k>0,即k<
.
所以AM·AN=
·
=
+y1y2
=
=+
因为∠MAN为钝角,所以AM·AN<0,所以-12<k<0.
(8分)
(3)设m:y=k(x+1)(k≠0),代入y2=4x,得k2x2+2(k2-2)x+k2=0,
由,△=[2(k2―2)]2―4k2·k2=-16k2+16>0,得|k|<1.
设G(x1,y1),H(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=1,
所以|GH|=·
=
·
=.
GH的中点Q的坐标为(,
).
假设存在点D(x0,0),使△DGH为等边三角形,又边GH的中垂线方程为
y-=―
(x―
).
由D在此中垂线上,得0-=―
(x0―
),x0=
+1.
(11分)
设d为D到直线l的距离,由正三角形的条件有|GH|=d,可得
,
即3(1-k2)=k2,k2=,所以k=±
,x0=
,故存在点D(
,0),使△DGH为等边三角形.
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