题目内容
已知动圆过定点
,且与直线
相切,其中p>0,
(Ⅰ)求动圆圆心C的轨迹的方程;
(Ⅱ)设A、B是轨迹C上异于原点O的两个不同点,直线OA和OB的倾斜角分别为α和β,当α,β变化且α+β为定值θ(0<θ<π)时,证明直线AB恒过定点,并求出该定点的坐标。
(Ⅰ)求动圆圆心C的轨迹的方程;
(Ⅱ)设A、B是轨迹C上异于原点O的两个不同点,直线OA和OB的倾斜角分别为α和β,当α,β变化且α+β为定值θ(0<θ<π)时,证明直线AB恒过定点,并求出该定点的坐标。
解:(Ⅰ)如图,设M为动圆圆心,
为记为F,
过点M作直线
的垂线,垂足为N,
由题意知:|MF|=|MN|,即动点M到定点F与定直线
的距离相等,
由抛物线的定义知,点M的轨迹为抛物线,其中
为焦点,
为准线,
所以轨迹方程为
;
(Ⅱ)如图,设
,
由题意得
(否则
)且
,
所以直线AB的斜率存在,设其方程为y=kx+b,
显然
,
将y=kx+b与
联立消去x,得
,
由韦达定理知
,①
(1)当
时,即
时,
,
所以
,
,
所以
,
由①知:
,所以b=2pk,
因此直线AB的方程可表示为y=kx+2pk,即k(x+2p)-y=0,
所以直线AB恒过定点(-2p,0);
(2)当
时,由
,
得
,
将①式代入上式整理化简可得:
,
所以
,
此时,直线AB的方程可表示为
,
即
,
所以直线AB恒过定点
;
所以由(1)(2)知,当
时,直线AB恒过定点(-2p,0);
当
时直线AB恒过定点
。
过点M作直线
由题意知:|MF|=|MN|,即动点M到定点F与定直线
由抛物线的定义知,点M的轨迹为抛物线,其中
所以轨迹方程为
(Ⅱ)如图,设
由题意得
所以直线AB的斜率存在,设其方程为y=kx+b,
显然
将y=kx+b与
由韦达定理知
(1)当
所以
所以
由①知:
因此直线AB的方程可表示为y=kx+2pk,即k(x+2p)-y=0,
所以直线AB恒过定点(-2p,0);
(2)当
得
将①式代入上式整理化简可得:
所以
此时,直线AB的方程可表示为
即
所以直线AB恒过定点
所以由(1)(2)知,当
当
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