问题 解答题

给定抛物线C:y2=4x,F是C的焦点,过点F的直线l与C相交于A、B两点,O为坐标原点.

(Ⅰ)设l的斜率为1,求以AB为直径的圆的方程;

(Ⅱ)设|FA|=2|BF|,求直线l的方程.

答案

方法一:(Ⅰ)由题意,得F(1,0),直线l的方程为y=x-1.

y=x-1
y2=4x
,得x2-6x+1=0,

设A,B两点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),AB中点M的坐标为M(x0,y0),

x1=3+2

2
 x2=3-2
2
 y1=x1-1=2+2
2
 y2=x2-1=2-2
2

故点A(3+2

2
,2+2
2
) B(3-2
2
,2-2
2
) (3分)

所以x0=

x1+x2
2
=3 y0=x0-1=2,

故圆心为M(3,2),直径|AB|=

(x1-x2)2+(y1-y2)2
=8,

所以以AB为直径的圆的方程为(x-3)2+(y-2)2=16;(6分)

(Ⅱ)因为|FA|=2|BF|,三点A,F,B共线且点A,B在点F两侧,

所以

FA
=2
BF

设A,B两点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),则

FA
=(x1-1,y1) 
BF
=(1-x2,-y2),

所以

x1-1=2(1-x2)
y1=-2y2.

因为点A,B在抛物线C上,

所以y12=4x1,y22=4x2\o\ac(○,2)(10分)

\o\ac(○,1)\o\ac(○,2),解得

x1=2
y1=2
2
x2=
1
2
y2=-
2
.
  
x1=2
y1=-2
2
x2=
1
2
y2=
2
.

所以A(2,2

2
) B(
1
2
,-
2
)  A(2,-2
2
) B(
1
2
2
),(13分)

故直线l的方程为2

2
x-y-2
2
=0,或2
2
x+y-2
2
=0
.(14分)

方法二:(Ⅰ)由题意,得F(1,0),直线l的方程为y=x-1.

y=x-1
y2=4x
,得x2-6x+1=0,

设A,B两点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),AB中点M的坐标为M(x0,y0),

因为△=62-4=32>0,所以x1+x2=6,x1x2=1,

所以x0=

x1+x2
2
=3 y0=x0-1=2,故圆心为M(3,2),(3分)

由抛物线定义,得|AB|=|AF|+|BF|=(x1+

p
2
)+(x2+
p
2
)=x1+x2+p=8,

所以|AB|=x1+x2+p=8(其中p=2).

所以以AB为直径的圆的方程为(x-3)2+(y-2)2=16;(6分)

(Ⅱ)因为|FA|=2|BF|,三点A,F,B共线且点A,B在点F两侧,

所以

FA
=2
BF

设A,B两点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),则

FA
=(x1-1,y1) 
BF
=(1-x2,-y2),

所以

x1-1=2(1-x2)
y1=-2y2.
…①((9分))

设直线AB的方程为y=k(x-1)或x=1(不符合题意,舍去).

y=k(x-1)
y2=4x
,消去x得ky2-4y-4k=0,

因为直线l与C相交于A,B两点,所以k≠0,

则△=16+16k2>0,y1+y2=

4
k
 y1y2=-4,…②

由①②,得方程组

y1+y2=
4
k
y1y2=-4
y1=-2y2
,解得
k=-2
2
y1=-2
2
y2=
2
k=2
2
y1=2
2
y2=-
2
(13分)

故直线l的方程为2

2
x-y-2
2
=0,或2
2
x+y-2
2
=0
.(14分)

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