已知顶点为原点O,焦点在x轴上的抛物线,其内接△ABC的重心是焦点F,若直线BC的方程为4x+y-20=0.
(1)求抛物线方程;
(2)轴上是否存在定点M,使过M的动直线与抛物线交于P,Q两点,满足∠POQ=90°?证明你的结论.
(1)设抛物线的方程为y2=4px,则其焦点为(p,0)
与直线方程4x+y-20=0联立,有:(-4x+20)2=4px
∴4x2-(p+40)x+100=0,且y=-4x+20
该方程的解为B,C两点的坐标(x2,y2),(x3,y3)
x2+x3=
(1)p+40 4
y2+y3=-4(x2+x3)+40=-p (2)
设A(x1,y1)
∵A在抛物线上
∴y12=4px1(3)
△ABC重心坐标为:(
,x1+x2+x3 3
)y1+y2+y3 3
∵重心为抛物线焦点
∴
=p,x1+x2+x3 3
=0y1+y2+y3 3
将(1),(2)代入,得:
x1+
=3p,y1-p=0p+40 4
与(3)联立,三个方程,x1,y1,p三个未知数,可解
解得:p=4
故抛物线的方程为y2=16x.
(2)设点M(a,b) P(x4,y4) Q(x5,y5)
①当直线L的斜率不存在时 即 x4=x5=a 且 a>0
则:令 y4=4
,y5=-4a a
∵∠POQ=90°∵
=(a,-4OQ
)a
=(a,4OP
)a
∴
•OQ
=a2-16a=0OP
解得:a=16 或 a=0(舍去)
②当直线L的斜率存在时 设斜率为k 则 直线L的方程为:
y-b=k(x-a) (k≠0)
∴联立方程:y-b=k(x-a) y2=16x
消去x 得:ky2-16y+16b-16ka=0
∴y4+y5=
,y4×y5=16 k 16b-16ka k
∴x4×x5=(ka-b)2 k2
∵∠POQ=90°
∴
•OQ
=x4×x5+y4×y5=OP
+16b-16ka k
=0(ka-b)2 k2
即:k2(a2-16a)+k(16b-2ab)+b2=0对任意的k≠0都恒成立
∴有方程组:
且a≠0a2-16a=0 16b-2ab=0 b2=0
∴解得:a=16,b=0
∴点M(16,0)
综上所述:存在定点M,使得以线段PQ为直径的圆经过坐标原点,
点M的坐标为:(16,0)