问题 解答题

已知动圆P过定点F(0,1),且与定直线y=-1相切.

(Ⅰ)求动圆圆心P的轨迹W的方程;

(Ⅱ)设过点F的直线l与轨迹W相交于A,B两点,若在直线y=-1上存在点C,使△ABC为正三角形,求直线l的方程.

答案

(Ⅰ)设动圆圆心P(x,y),

根据题意:点P(x,y)到点F(0,1)距离等于点P到定直线y=-1的距离,

x2+(y-1)2
=|y+1|,(3分)

 故:动圆圆心P的轨迹W的方程为x2=4y.(5分)

(Ⅱ)显然,直线的斜率k存在,

设过点F的直线l的方程为y-1=kx,即y=kx+1,(6分)

A(x1,y1),B(x2,y2).

①如果k=0,

y=1
x2=4y
,得A(-2,1),B(2,1),

故有|AB|+4,而|AC|=

(0-2)2+(-1-1)2
=2
2
,不符题意,所以k≠0.(7分)

②如果k≠0,弦AB中点M(x0,y0).则

y=kx+1
x2=4y
,得:x2-4kx-4=0,

所以有:x1+x2=4k,x1x2=-4,(9分)

y1+y2=k(x1+x2)+2=4k2+2,

x0=

x1+x2
2
=2k,y0=
y1+y2
2
=2k2+1,(11分),

即M(2k,2k2+1),

若在直线y=-1上存在点C,使△ABC为正三角形,

则设直线MC:y-(2k2+1)=-

1
k
(x-2k)与y=-1联立,

解得x=4k+2k3,也就是C(4k+2k3,-1),

|CM|
|AB|
=
3
2
,得
(2k+2k3)2+(2k2+2)2
y1+y2+2
=
3
2
,(14分)

即k=±

2
,所以,直线l的方程为y=±
2
x
+1.(15分)

单项选择题
单项选择题 A1/A2型题