问题 解答题

在四边形ABCD中,已知A(0,0),D(0,4),点B在x轴上,BCAD,且对角线AC⊥BD.

(Ⅰ)求点C的轨迹方程;

(Ⅱ)若点P是直线y=2x-5上任意一点,过点P作点C的轨迹的两切线PE、PF,E、F为切点,M为EF的中点.求证:PM⊥x轴;

(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,直线EF是否恒过一定点?若是,请求出这个定点的坐标;若不是,请说明理由.

答案

(Ⅰ)如图,设点C的坐标为(x,y)(x≠0,y≠0),

B(x,0), 

AC
=(x,y), 
BD
=(-x,4) ,

AC
BD

∴x•(-x)+y•4=0,即y=

1
4
x2(x≠0).

∴所求的轨迹T是除去顶点的抛物线(3分)

(Ⅱ)对函数y=

1
4
x2 求导得,y′=
1
2
x

设切点坐标为(x0, 

1
4
x02),则过该切点的切线的斜率是
1
2
x0

该切线方程是y-

1
4
x02=
1
2
x0(x-x0).

又设点P的坐标为(t,2t-5),

∵切线过点P,

∴有2t-5-

1
4
x02=
1
2
x0(t-x0),

化简,得x02-2tx0+8t-20=0.(6分)

设A、B两点的坐标分别为(x1, 

1
4
x12)、(x2, 
1
4
x22)

则x1、x2为方程x2-2tx+8t-20=0的两根,x1+x2=2t,x1x2=8t-20.

xM=

x1+x2
2
=t

因此,当t=0时,直线PM与y轴重合,当t≠0时,直线PM与y轴平行(9分)

(Ⅲ)∵yM=

1
2
(
1
4
x12+
1
4
x22)=
1
8
[(x1+x2)2-2x1x2]=
1
8
[4t2-2(8t-20)]=
1
2
t2-2t+5

∴点M的坐标为(t,  

1
2
t2-2t+5).

又∵kAB=

1
4
x12-
1
4
x22
x1-x2
=
1
4
(x1+x2)=
1
4
•2t=
1
2
t.

∴直线AB的方程为:y-(

1
2
t2-2t+5)=
1
2
t(x-t),即t(x-4)+10-2y=0.(*)

∵当x=4,y=5时,方程(*)恒成立,

∴对任意实数t,直线AB恒过定点,定点坐标为(4,5).(14分)

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