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.
(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,
即
=|y+1|,(3分)x2+(y-1)2
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,
,得A(-2,1),B(2,1),y=1 x2=4y
故有|AB|+4,而|AC|=
=2(0-2)2+(-1-1)2
,不符题意,所以k≠0.(7分)2
②如果k≠0,弦AB中点M(x0,y0).则
,得:x2-4kx-4=0,y=kx+1 x2=4y
所以有:x1+x2=4k,x1x2=-4,(9分)
y1+y2=k(x1+x2)+2=4k2+2,
x0=
=2k,y0=x1+x2 2
=2k2+1,(11分),y1+y2 2
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)=-
(x-2k)与y=-1联立,1 k
解得x=4k+2k3,也就是C(4k+2k3,-1),
由
=|CM| |AB|
,得3 2
=(2k+2k3)2+(2k2+2)2 y1+y2+2
,(14分)3 2
即k=±
,所以,直线l的方程为y=±2
x+1.(15分)2