问题 解答题
已知抛物线x2=2py上点(2,2)处的切线经过椭圆E:
y2
a2
+
x2
b2
=1(a>b>0)
的两个顶点.
(1)求椭圆E的方程;
(2)过椭圆E的上顶点A的两条斜率之积为-4的直线与该椭圆交于B、C两点.请问:是否存在一点D,使得直线BC恒过该点?若存在,请求出定点D的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)在(2)的条件下,过点A作直线BC的垂线,垂足为H,求点H的轨迹方程.
答案

(1)将(2,2)代入x2=2py,得4=4p,所以p=1,故抛物线方程为x2=2y.

y=

1
2
x2

y对x求导得y=x,所以抛物线x2=2y上点(2,2)处的切线的斜率为y|x=2=2.

所以抛物线在点(2,2)处的切线方程为y-2=2(x-2),即y=2x-2.

它与两坐标轴的交点分别为(1,0),(0,-2).

由题意可知,a=2,b=1.

所以椭圆E的方程分别为

y2
4
+x2=1;

(2)假设直线BC恒过定点D.

设直线AB的斜率kAB=k1,直线AC的斜率kAC=k2,则k1k2=-4.

从而直线AB的方程为y=k1x+2.

联立

y2
4
+x2=1
y=k1x+2
,整理得(k12+4)x•(x+
4k1
k12+4
)=0

从而点B的横坐标xB=-

4k1
k12+4
yB=k1•(-
4k1
k12+4
)+2=
2(4-k12)
k12+4

所以点B的坐标为(-

4k1
k12+4
2(4-k12)
k12+4
).

同理点C的坐标为(-

4k2
k22+4
2(4-k22)
k22+4
).

于是,xB=-

4k1
k12-k1k2
=
4
k2-k1
yB=
2(-k1k2-k12)
k12-k1k2
=
2(k2+k1)
k2-k1

xC=-

4k2
k22-k1k2
=
4
k1-k2
yC=
2(-k1k2-k22)
k22-k1k2
=
2(k1+k2)
k1-k2

所以点B,C均在直线y=

k1+k2
2
x上.

而两点确定一条直线,所以直线BC的方程为y=

k1+k2
2
x,即y=
k12-4
2k1
x

所以BC恒过定点D(0,0);

(3)设H(x,y),由(2)知,∠AHO=90°,

所以

AH
OH
=0.

又因为

AH
=(x,y-2),
OH
=(x,y),

所以有x2+y(y-2)=0,即x2+(y-1)2=1.

所以H的轨迹方程为x2+(y-1)2=1(去掉点(0,2)).

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