题目内容

22. 已知动圆过定点P(1,0),且与定直线l:x=-1相切,点C在l上.

(Ⅰ)求动圆圆心的轨迹M的方程;

(Ⅱ)设过点P,且斜率为-的直线与曲线M相交于A、B两点.

(i)问:△ABC能否为正三角形?若能,求点C的坐标;若不能,请说明理由;

(ii)当△ABC为钝角三角形时,求点C的纵坐标的取值范围.

22.

(Ⅰ)解法一:依题意,曲线M是以点P为焦点,直线l为准线的抛物线,所以曲线M的方程为y2=4x.

解法二:设M(x,y),依题意有|MP|=|MN|,

所以|x+1|=,化简得:y2=4x.

 

(Ⅱ)(i)由题意得,直线AB的方程为y=-(x-1),由

消y得3x2-10x+3=0,解得x1=,x2=3.

所以A点坐标为(,),B点坐标为(3,-2),

|AB|=x1+x2+2=.

假设存在点C(-1,y),使△ABC为正三角形,则|BC|=|AB|,且|AC|=|AB|,即

 
由①-②得42+(y+2)2=()2+(y-)2,

解得y=-.

 

但y=-不符合①,

所以由①②组成的方程组无解.

因此,直线l上不存在点C,使得△ABC是正三角形.

 

(ii)解法一:设C(-1,y)使△ABC成钝角三角形,由得y=2,

即当点C的坐标为(-1,2)时,A、B、C三点共线,故y≠2.

 

又|AC|2=(-1-)2+(y-=

 

|BC|2=(3+1)2+(y+2)2=28+4y+y2,

 

|AB|2=()2=.

 

当∠CAB为钝角时:cosA=<0

 

即|BC|2>|AC|2+|AB|2,即28+4y+y2>y+y2+,即y>时,∠CAB为钝角.

 

当|AC|2>|BC|2+|AB|2,即y+y2>28+4y+y2+,即y<-时,∠CBA为钝角.

 

又|AB|2>|AC|2+|BC|2,即+y2+28+4y+y2,

 

即y2+y+<0,(y+)2<0.

 

该不等式无解,所以∠ACB不可能为钝角.

因此,当△ABC为钝角三角形时,点C的纵坐标y的取值范围是y<-或y>(y≠2).

 

解法二:以AB为直径的圆的方程为(x-)2+(y+)2=()2.圆心()到

 

直线l:x=-1的距离为,所以,以AB为直径的圆与直线l相切于点G(-1,-).

 

当直线l上的C点与G重合时,∠ACB为直角,当C与G点不重合,且A、B、C三点不共线时,∠ACB为锐角,即△ABC中∠ACB不可能是钝角.

因此,要使△ABC为钝角三角形,只可能是∠CAB或∠CBA为钝角.

过点A且与AB垂直的直线方程为y-.

令x=-1得y=.

过点B且与AB垂直的直线方程为y+2=(x-3).

令x=-1得y=-.

又由

所以,当点C的坐标为(-1,2)时,A、B、C三点共线,不构成三角形.

因此,当△ABC为钝角三角形时,点C的纵坐标y的取值范围是y<-或y>(y≠2).


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