问题 解答题

已知动圆C经过点(0,m)(m>0),且与直线y=-m相切,圆C被x轴截得弦长的最小值为1.记该圆圆心的轨迹为E.

(Ⅰ)求曲线E的方程;

(Ⅱ)是否存在曲线C与曲线E的一个公共点,使它们在该点处有相同的切线?若存在,求出切线方程;若不存在,说明理由.

答案

(Ⅰ)依题意,曲线E是以(0,m)为焦点,以y=-m为准线的抛物线,所以曲线E的方程为x2=4my.…(2分)

设动圆圆心为A(a,

a2
4m
),则圆C方程为(x-a)2+(y-
a2
4m
2=(
a2
4m
+m)2

令y=0,得(x-a)2=

a2
2
+m2

当a=0时,圆C被x轴截得弦长取得最小值2m,于是m=

1
2
,故曲线E的方程为x2=2y.…(5分)

(Ⅱ)假设存在题设的公共点B(b,

1
2
b2).

圆C方程为(x-a)2+(y-

1
2
a22=(
1
2
a2+
1
2
2

将点B坐标代入上式,并整理,得(b-a)2[1+

1
4
(a+b)2]=
1
4
(a2+1)2.①…(7分)

对y=

1
2
x2求导,得y′=x,则曲线E在点B处的切线斜率为b.

又直线AB的斜率k=

1
2
b2-
1
2
a2
b-a
=
1
2
(a+b).

由圆切线的性质,有

1
2
(a+b)b=-1.②…(8分)

由①和②得b2(b2-8)=0.

显然b≠0,则b=±2

2
.…(9分)

所以存在题设的公共点B,其坐标为(±2

2
,4),公切线方程为y=2
2
(x-2
2
)+4或y=-2
2
(x+2
2
)+4,即y=±2
2
x-4.…(12分)

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