问题 解答题
已知圆C与两圆x2+(y+4)2=1,x2+(y-2)2=1外切,圆C的圆心轨迹方程为L,设L上的点与点M(x,y)的距离的最小值为m,点F(0,1)与点M(x,y)的距离为n.
(Ⅰ)求圆C的圆心轨迹L的方程;
(Ⅱ)求满足条件m=n的点M的轨迹Q的方程;
(Ⅲ)试探究轨迹Q上是否存在点B(x1,y1),使得过点B的切线与两坐标轴围成的三角形的面积等于
1
2
.若存在,请求出点B的坐标;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)两圆半径都为1,两圆心分别为C1(0,-4)、C2(0,2),

由题意得CC1=CC2,可知圆心C的轨迹是线段C1C2的垂直平分线,C1C2的中点为(0,-1),直线C1C2的斜率等于零,故圆心C的轨迹是线段C1C2的垂直平分线方程为y=-1,即圆C的圆心轨迹L的方程为y=-1.  (4分)

(Ⅱ)因为m=n,所以M(x,y)到直线y=-1的距离与到点F(0,1)的距离相等,

故点M的轨迹Q是以y=-1为准线,点F(0,1)为焦点,顶点在原点的抛物线,

p
2
=1,即p=2,所以,轨迹Q的方程是x2=4y;                 (8分)

(Ⅲ)由(Ⅱ)得y=

1
4
x2y′=
1
2
x
,所以过点B的切线的斜率为k=
1
2
x1

设切线方程为y-y1=

1
2
x1(x-x1),

令x=0得y=-

1
2
x12+y1,令y=0得x=-
2y1
x1
+x1

因为点B在x2=4y上,所以y1=

1
4
x12

所以切线与两坐标轴围成的三角形的面积为S=

1
2
|
1
4
x12||
1
2
x1|
=
1
16
|x13|

设S=

1
2
,即
1
16
|x13|=
1
2
得|x1|=2,所以x1=±2

当x1=2时,y1=1,当x1=-2时,y1=1,所以点B的坐标为(2,1)或(-2,1).(14分)

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