Question

【題目】如圖，圓， 是圓M內(nèi)一個(gè)定點(diǎn)，P是圓上任意一點(diǎn)，線(xiàn)段PN的垂直平分線(xiàn)l和半徑MP相交于點(diǎn)Q，當(dāng)點(diǎn)P在圓M上運(yùn)動(dòng)時(shí)，點(diǎn)Q的軌跡為曲線(xiàn)E

（1）求曲線(xiàn)E的方程；

（2）過(guò)點(diǎn)D(0，3)作直線(xiàn)m與曲線(xiàn)E交于A，B兩點(diǎn)，點(diǎn)C滿(mǎn)足 (O為原點(diǎn))，求四邊形OACB面積的最大值，并求此時(shí)直線(xiàn)m的方程；

（3）已知拋物線(xiàn)上，是否存在直線(xiàn)與曲線(xiàn)E交于G，H，使得G，H的中點(diǎn)F落在直線(xiàn)y=2x上，并且與拋物線(xiàn)相切，若直線(xiàn)存在，求出直線(xiàn)的方程，若不存在，說(shuō)明理由.

Answer 1

【答案】（1）（2）2，（3）存在，x+8y﹣8=0或x=0

【解析】

（1）由已知可得|QN|=|QP|，進(jìn)而有|QM|+|QP|=4>|MN|，根據(jù)橢圓定義，即可求解；

（2）由，四邊形OACB為平行四邊形，設(shè)，，設(shè)直線(xiàn)斜率為（斜率不存在另討論），求出直線(xiàn)方程，與橢圓方程聯(lián)立，消元，求出的范圍，根據(jù)韋達(dá)定理得出，關(guān)系，進(jìn)而將表示是為的目標(biāo)函數(shù)，換元，利用基本不等式，即可求解；

（3）若直線(xiàn)斜率不存在，滿(mǎn)足條件，若斜率存在，設(shè)直線(xiàn)與曲線(xiàn)E的交點(diǎn)坐標(biāo)為，應(yīng)用點(diǎn)差法，結(jié)合G，H的中點(diǎn)F落在直線(xiàn)y=2x上，求出直線(xiàn)的斜率，設(shè)直線(xiàn)方程，與拋物線(xiàn)方程聯(lián)立，利用,求出直線(xiàn)方程，驗(yàn)證直線(xiàn)與橢圓是否相交，即可求解.

（1）由題意可知，Q在PN的垂直平分線(xiàn)上，所以|QN|=|QP|，

又因?yàn)?/span>|QM|+|QP|=r=4，所以|QM|+|QP|=4>|MN|，

所以Q點(diǎn)的軌跡為橢圓，且2a=4即a=2，

由題意可知c=，所以b=1，

∴曲線(xiàn)E的方程為

（2）因?yàn)?/span>，所以四邊形OACB為平行四邊形，

當(dāng)直線(xiàn)m的斜率不存在時(shí)，顯然不符合題意；

當(dāng)直線(xiàn)m的斜率存在時(shí)，設(shè)直線(xiàn) 的方程為y=kx+3，

直線(xiàn)m與曲線(xiàn)E交于A(x1，y1)，B(x2，y2)兩點(diǎn)，

聯(lián)立方程組，消去y，

整理得(1+4k2)x2+24kx+32=0.由△=(24k)2﹣128(1+4k2)>0

得k2>2. x1+x2=﹣，x1x2=，

因?yàn)?/span>S△OAB=|OD||x1﹣x2|=|x1﹣x2|，

所以SOACB=2S△OAB=3|x1﹣x2|=3

=3=24，

令k2﹣2=t，則k2=t+2(由上式知t>0)，

所以SOANB=24=24≤24=2，

當(dāng)且僅當(dāng)t=，即k2=時(shí)取等號(hào)，∴當(dāng)k=±時(shí)，

平行四邊形OACB的面積的最大值為2.此時(shí)直線(xiàn)的方程為y=±x+3

（3）若直線(xiàn)斜率存在，設(shè)直線(xiàn)與曲線(xiàn)E的交點(diǎn)坐標(biāo)為，

滿(mǎn)足曲線(xiàn)E的方程，兩式作差可得，

G，H的中點(diǎn)F落在直線(xiàn)y=2x上，

則有代入可得，

直線(xiàn)方程可以設(shè)為與拋物線(xiàn)方程聯(lián)立，

得，消元可得方程，

直線(xiàn)與拋物線(xiàn)相切則有，所以，

則直線(xiàn)的方程為x+8y﹣8=0，與橢圓方程聯(lián)立:，

消元可得方程17y2﹣32y+15=0，△=322﹣4×17×15>0，

所以直線(xiàn)x+8y﹣8=0滿(mǎn)足題意.

若直線(xiàn)斜率不存在時(shí)，直線(xiàn)x=0滿(mǎn)足題意.

所以，綜上這樣的直線(xiàn)存在，方程是x+8y﹣8=0或x=0.