题目内容

【题目】已知抛物线,过其焦点作两条相互垂直且不平行于坐标轴的直线,它们分别交抛物线于点、和点、,线段、的中点分别为、.

(Ⅰ)求线段的中点的轨迹方程;

(Ⅱ)求面积的最小值;

(Ⅲ)过、的直线是否过定点?若是,求出定点坐标,若不是,请说明理由.

【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)4;(Ⅲ)直线恒过定点.

【解析】

试题分析:(Ⅰ)要求轨迹方程,而且抛物线的弦中点轨迹方程,可设中点,弦两端点为,,由点差法得直线斜率,又此斜率为,两者相等可得轨迹方程;为了(Ⅱ)的需要,设方程为,代入抛物线方程后可得的一元二次方程,从而有,那么有,即把用表示,同样把也用表示,后消去可得轨迹方程;(Ⅱ)在(Ⅰ)的基础上,得坐标,可求得,把其中的用代替,可得得坐标,,由得的函数,可得最小值;(Ⅲ)利用(Ⅱ)中的坐标求出直线的方程(与有关),变形后发现其过定点,同时证明斜率不存在时也过这个定点.

试题解析:(Ⅰ)由题设条件得焦点坐标为,

设直线的方程为,.

联立,得.

.

设,,则,

,∴.

∴线段的中点的轨迹方程为:.

(Ⅱ)由(Ⅰ)知:.

同理,设,则.

∴,

,

因此.

当且仅当,即时,取到最小值4.

(Ⅲ)当时,由(Ⅱ)知直线的斜率为:,

所以直线的方程为: ,即,(*)

当,时方程(*)对任意的均成立,即直线过点.

当时,直线的方程为:,也过点.

所以直线恒过定点.

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