题目内容

【题目】已知抛物线C: ,点.

(1)求点P与抛物线C的焦点F的距离;

(2)设斜率为l的直线l与抛物线C交于A,B两点若△PAB的面积为,求直线l的方程;

(3)是否存在定圆M: ,使得过曲线C上任意一点Q作圆M的两条切线,与曲线C交于另外两点A,B时,总有直线AB也与圆M相切?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)P(1,0),距离为5;(2)y=x﹣1;(3)Q,存在实数m=3,使得直线AB与圆M相切.

【解析】

(1)求得抛物线的焦点坐标,由两点距离公式,计算可得所求距离;

(2)设直线l的方程为y=x+a,代入抛物线的方程,运用韦达定理和弦长公式以及三角形的面积公式,解方程可得a,进而得到直线方程;

(3)取Q(0,0),切线为y=kx,求得切点A,B,和直线AB,由相切可得m=3,证明对任意的动点Q,直线AB与圆相切,必有m=3.设Q(a2,a),l:x=t(y﹣a)a2,A(y12,y1),B(y22,y2),运用直线和圆相切的条件和韦达定理,求得AB的方程,计算圆心到直线AB的距离,即可得证.

(1)抛物线C:y2=4x的焦点坐标为(1,0),

则点P与抛物线C的焦点F的距离为5;

(2)设直线l的方程为y=x+a,

把y=x+a方程代入抛物线y2=4x,

可得x2+2(a﹣2)x+a2=0,

∴x1+x2=4﹣2a,x1x2=a2,

∴|AB||x1﹣x2|

4,

点P到直线的距离d,

∴S△PAB|AB|d

42,

解得a=﹣1,

∴直线l的方程y=x﹣1;

(3)取Q(0,0),圆(x﹣m)2+y2=4,切线为y=kx,

由2,解得k2,①

将直线y=kx代入抛物线方程y2=4x,

解得A(,),B(,),

直线AB的方程为x,

若直线和圆相切,可得|m|=2②

由①②解得m=3或2(舍去).

综上可得,对任意的动点Q,直线AB与圆相切,必有m=3.

下证m=3时,对任意的动点Q,直线AB和圆相切.

理由如下:设Q(a2,a),l:x=t(y﹣a)a2,A(y12,y1),B(y22,y2),

由2,可得(a2﹣4)t2﹣(a2﹣6)at+(a2﹣3)2﹣4=0,

∴t1+t2,t1t2,

又直线与曲线相交于A,B,

由x=t(y﹣a)a2,代入抛物线方程可得y2﹣4ty+4ta﹣a2=0,

可得y12=4t1(y1﹣a)+a2,y22=4t2(y2﹣a)+a2,

则a,y1是方程y2=4t1(y﹣a)+a2的两根,

即有ay1=4t1a﹣a2,即为y1=4t1﹣a,同理y2=4t2﹣a.

则有A((4t1﹣a)2,4t1﹣a),B((4t2﹣a)2,4t2﹣a),

直线AB:y﹣(4t1﹣a)(x(4t1﹣a)2),

即为y﹣(4t1﹣a)(x(4t1﹣a)2),

则圆心(3,0)到直线AB的距离为

d,

由(a2﹣4)t12﹣(a2﹣6)at1+(a2﹣3)2﹣4=0,

代入上式,化简可得d2,

则有对任意的动点Q,存在实数m=3,使得直线AB与圆M相切.

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