在四边形ABCD中,已知A(0,0),D(0,4),点B在x轴上,BC∥AD,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.
(Ⅰ)如图,设点C的坐标为(x,y)(x≠0,y≠0),
则B(x,0), =(x,y), =(-x,4) ,
∵⊥,
∴x•(-x)+y•4=0,即y=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=x2 求导得,y′=x.
设切点坐标为(x0, x02),则过该切点的切线的斜率是x0,
该切线方程是y-x02=x0(x-x0).
又设点P的坐标为(t,2t-5),
∵切线过点P,
∴有2t-5-x02=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, x12)、(x2, x22),
则x1、x2为方程x2-2tx+8t-20=0的两根,x1+x2=2t,x1x2=8t-20.
∴xM==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=(x12+x22)=[(x1+x2)2-2x1x2]=[4t2-2(8t-20)]=t2-2t+5.
∴点M的坐标为(t, t2-2t+5).
又∵kAB==(x1+x2)=•2t=t.
∴直线AB的方程为:y-(t2-2t+5)=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)