问题 解答题
已知点F(0,1),一动圆过点F且与圆x2+(y+1)2=8内切,
(1)求动圆圆心的轨迹C的方程;
(2)设点A(a,0),点P为曲线C上任一点,求点A到点P距离的最大值d(a);
(3)在0<a<1的条件下,设△POA的面积为s1(O是坐标原点,P是曲线C上横坐标为a的点),以d(a)为边长的正方形的面积为s2.若正数m满足s1
1
4
ms2
,问m是否存在最小值,若存在,请求出此最小值,若不存在,请说明理由.
答案

(1)设圆心坐标为P(x,y),则动圆的半径为r=

x2+(y-1)2

又动圆与x2+(y+1)2=8内切,

x2+(y+1)2
=|2
2
-r|,

整理得2x2+y2=2,

∴动圆圆心的轨迹C的方程为2x2+y2=2.

(2)设P(x,y),则

|PA|2=(x-a)2+y2=(x-a)2+2-2x2

=-x2-2ax+a2+2

=-(x+a)2+2a2+2,

令f(x)=-(x+a)2+2a2+2,x∈[-1,1],

∴当-a<-1,即a>1时,f(x)在[-1,1]上是减函数,

[f(x)]max=f(-1)=(a+1)2

当-1≤-a≤1,即-1≤a≤1时,f(x)在[-1,-a]上是增函数,在[-a,1]上是减函数,

则[f(x)]max=f(-a)=2a2+2.

当-a>1,即a<-1时,f(x)在[-1,1]上是增函数,

[f(x)]max=f(1)=(a-1)2

d(a)=

1-a,a<-1
2a2+2
,-1≤a≤1
1+a,a>1

(3)当0<a<1时,P(a,±

2-2a2
),于是S1=
1
2
a
2(1-a2)
,S2=2a2+2,

若正数m满足条件,则

1
2
a
2(1-a2)
1
4
m(2a2+2),

m≥

a
2(1-a2)
a2+1

m2

2a2(1-a2)
(a2+1)2
,令f(a)=
2a2(1-a2)
(a2+1)2

设t=a2+1,则t∈(1,2),a2=t-1,

于是f(a)=

2(t-1)(2-t)
t2
=2(
-t2+3t-2
t2
)=2(-
2
t2
+
3
t
-1)
=-4(
1
t
-
3
4
)
2
+
1
4

∴当

1
t
=
3
4
,即t=
4
3
∈(1,2)
时,[f(a) ]max=
1
4

m2

1
4
,m≥
1
2
,∴m存在最小值
1
2

问答题
判断题