题目内容
.(本小题满分14分)设抛物线的方程为
,
为直线
上任意一点,过点
作抛物线
的两条切线
,切点分别为
,
.
(1)当的坐标为
时,求过
三点的圆的方程,并判断直线
与此圆的位置关系;
(2)求证:直线恒过定点;
(3)当变化时,试探究直线
上是否存在点
,使
为直角三角形,若存在,有几个这样的点,若不存在,说明理由.
解:(1)当的坐标为
时,设过
点的切线方程为
,代入
,整理得
,
令,解得
,
代入方程得,故得
, .................2分
因为到
的中点
的距离为
,
从而过三点的圆的方程为
.
易知此圆与直线相切.
..................4分
(2)证法一:设切点分别为,
,过抛物线上点
的切线方程为
,代入
,整理得
,又因为
,所以
................5分
从而过抛物线上点的切线方程为
即
又切线过点,所以得
① 即
同理可得过点的切线为
,
又切线过点,所以得
② 即
.................6分
即点,
均满足
即
,故直线
的方程为
.................7分
又为直线
上任意一点,故
对任意
成立,所以
,从而直线
恒过定点
..................8分
证法二:设过的抛物线的切线方程为
,代入
,消去
,得
即:
.................5分
从而,
此时
,
所以切点的坐标分别为
,
.................6分
因为,
,
,
所以的中点坐标为
故直线的方程为
,即
...............7分
又为直线
上任意一点,故
对任意
成立,所以
,从而直线
恒过定点
..................8分
证法三:由已知得,求导得
,切点分别为
,
,故过点
的切线斜率为
,从而切线方程为
即
又切线过点,所以得
① 即
同理可得过点的切线为
,
又切线过点,所以得
②
即.................6分
即点,
均满足
即
,故直线
的方程为
.................7分
又为直线
上任意一点,故
对任意
成立,所以
,从而直线
恒过定点
..................8分
(3)解法一:由(2)中①②两式知是方程
的两实根,故有
(*)
将,
,代入上(*)式得
∴
, .................9分
①当时,
,直线
上任意一点
均有
,
为直角三角形;
.................10分
②当时,
,
,
不可能为直角三角形;
.................11分
③当时,
,
.
因为,
,
所以
若,则
,整理得
,
又因为,所以
,
因为方程有解的充要条件是
.
所以当时,有
或
,
为直角三角形..............13分
综上所述,当时,直线
上任意一点
,使
为直角三角形,当
时,直线
上存在两点
,使
为直角三角形;当
或
时,
不是直角三角形.
.................14分
解法二:由(2)知,
且
是方程
的两实根,即
,从而
,
所以
当时,即
时,直线
上任意一点
均有
,
为直角三角形;
.................10分
当时,即
时,
与
不垂直。
因为,
,
所以
若,则
,整理得
,
又因为,所以
,
因为方程有解的充要条件是
.
所以当时,有
或
,
为直角三角形..............13分
综上所述,当时,直线
上任意一点
,使
为直角三角形,当
时,直线
上存在两点
,使
为直角三角形;当
或
时,
不是直角三角形.
.................14分
【解析】略
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