经过点F?(0,1)且与直线y=-1相切的动圆的圆心轨迹为M点A、D在轨迹M上,且关于y轴对称,过线段AD?(两端点除外)上的任意一点作直线l,使直线l与轨迹M?在点D处的切线平行,设直线l与轨迹M交于点B、C.
(1)求轨迹M的方程;
(2)证明:∠BAD=∠CAD;
(3)若点D到直线AB的距离等于,且△ABC的面积为20,求直线BC的方程.
网友回答
解:(1)设圆心坐标为(x,y),由题意动圆经过定点F(0,1),且与定直线:y=-1相切,所以 =|y+1|,即(y-1)2+x2=(y+1)2,即x2=-4y.故轨迹M的方程为x2=-4y.
(2)由(1)得y=x2,∴y′=x,
设D(x0,),由导数的几何意义 得直线l的斜率为kBC=,
则A(-x0,),设C(x1,),B(x2,).
则kBC===x0,∴x1+x2=2x0.
kAC==,kAB=,
∴kBC+AB=+==0,∴kAB=-kBC.
∴∠BAD=∠CAD.
(3)点D到直线AB的距离等于,可知∠BAD=45°,
不妨设C在AD上方,即x2<x1,直线AB的方程为:y-=-(x+x0),与x2=-4y联立方程组,
解得B点的坐标为(x0-4,),∴|AB|=|x0-4-(-x0)|=2|x0-2|
由(2)知,∠CAD=∠BAD=45°,同理可得|AC|=2|x0+2|.
∴△ABC的面积为×|x0+2|×2|x0-2|=20.
解得x0=±3.
当x0=3时,B((-1,),KBC=,直线BC的方程为6x-4y+7=0;
当x0=-3时,B((-7,),KBC=-,直线BC的方程为6x+4y-7=0;
解析分析:(1)设出动圆的圆心坐标,利用动圆经过定点F(0,1),且与定直线:y=-1相切,列出方程化简即可得到所求轨迹方程.(2)由(1)得y=x2,设D(x0,),由导数的几何意义,得直线l的斜率,又A(-x0,),设C(x1,),B(x2,).利用斜率公式得到x1+x2=2x0.从而有kAB=-kBC,即可证得∠BAD=∠CAD.(3)根据条件:点D到直线AB的距离等于,可知∠BAD=45°,将直线AB的方程与x2=-4y联立方程组,解得B点的坐标,求出|AB|,|AC|,最后根据△ABC的面积列出方程,解得x0=±3,从而得出直线BC的方程.
点评:本题是中档题,考查动点的轨迹方程的求法,直线与抛物线的位置关系,考查计算能力.