题目内容

【题目】在圆上任取一点,过点作轴的垂线段,为垂足,当点在圆上运动时,点在线段上,且,点的轨迹为曲线.

(1)求曲线的方程;

(2)过抛物线:的焦点作直线交抛物线于,两点,过且与直线垂直的直线交曲线于另一点,求面积的最小值,以及取得最小值时直线的方程.

【答案】(1),(2)9 ,

【解析】

(1)利用相关点法求轨迹方程,设,则,代入圆的方程,整理,即可.

(2)法一:分类讨论,当直线的斜率不存在时,,,,当直线的斜率存在时,则,设直线的方程为,与,联立整理,计算,设直线的方程为,与,联立整理,计算,根据,令,则,,判断单调性,确定时,面积最小,求解即可. 法二:设直线的方程设为,与联立,计算,设直线的方程为与,联立,计算,以下同法一.

(1)设,,则由于,依题知:,.即,,

而点在圆上,故,

得,故曲线的方程为.

(2)法一:抛物线的焦点为,

当直线的斜率不存在时,,,,

当直线的斜率存在时,则,设,,

直线的方程设为,代入,

消去得,即,

则,,

∴,

的直线方程为:,代入,

消去得,,

,

,,

,

面积:,

令,则,则,

,

令,则,即,当时,为减函数,当时,为增函数,所以时,面积最小.

由得时,面积的最小值为,

此时直线的方程为:,即.

法二:抛物线的焦点为,

过点的直线的方程设为:,设,,

联立得.则,,

∴,

过且与直线垂直的直线设为:,

联立得,,

,.

∴,

面积.

令,则,,

令,则,即,当时,为减函数,当时,为增函数,所以时,面积最小.

由得时,面积的最小值为9,

此时直线的方程为:,即.

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