Question

已知點(diǎn)F₁（0，-1）和拋物線C₁：x²=2py的焦點(diǎn)F關(guān)于x軸對(duì)稱，點(diǎn)M是以點(diǎn)F為圓心，4為半徑的⊙F上任意一點(diǎn)，線段MF₁的垂直平分線與線段MF交于點(diǎn)P，設(shè)點(diǎn)P的軌跡為曲線C₂，
（1）求拋物線C₁和曲線C₂的方程；
（2）是否存在直線l，使得直線l分別與拋物線C₁及曲線C₂均只有一個(gè)公共點(diǎn)，若存在，求出所有這樣的直線l的方程，若不存在，請(qǐng)說明理由．

Answer 1

分析：（1）拋物線C₁：x²=2py的焦點(diǎn)F的坐標(biāo)為F（0，1），則

p

2

=1，所以拋物線C₁的方程為x²=4y，由于|MF|=4，即|MP|+|PF|=4，而線段MF₁的垂直平分線與線段MF交于點(diǎn)P，則|MP|=|PF₁|因此，|PF₁|+|PF|=4，且4＞|FF₁|=2，由此能求出曲線C₂的方程．
（2）若直線l的斜率不存在，則直線x=

3

，x=-

3

與拋物線C₁及曲線C₂均只有一個(gè)公共點(diǎn)，若直線l斜率存在，設(shè)其方程為y=kx+m，若l與拋物線C₁及曲線C₂均只有一個(gè)公共點(diǎn)，由此能求出存在四條直線x=±

3

，y=±2x-4與拋物線C₁及曲線C₂均只有一個(gè)公共點(diǎn)．

解答：解：（1）依題意，拋物線C₁：x²=2py的焦點(diǎn)F的坐標(biāo)為F（0，1），
則

p

2

=1，
所以拋物線C₁的方程為x²=4y，
由于|MF|=4，即|MP|+|PF|=4，
而線段MF₁的垂直平分線與線段MF交于點(diǎn)P，
則|MP|=|PF₁|，
因此，|PF₁|+|PF|=4，
且4＞|FF₁|=2，則點(diǎn)P的軌跡C₂為以F₁、F為焦點(diǎn)的橢圓，
設(shè)C₂的方程為

y2

a2

+

x2

b2

=1  (a＞b＞0)，
則2a=4，且a²-b²=1，解得a²=4，b²=3，
所求曲線C₂的方程為

y2

4

+

x2

3

=1
（2）若直線l的斜率不存在，
則直線x=

3

，x=-

3

與拋物線C₁及曲線C₂均只有一個(gè)公共點(diǎn)，
若直線l斜率存在，設(shè)其方程為y=kx+m，
若l與拋物線C₁及曲線C₂均只有一個(gè)公共點(diǎn)，
則

y=kx+m x2=4y

及

y=kx+m y2 4 + x2 3 =1

均只有一組解，
由

y=kx+m x2=4y

消去y得 x²-4kx-4m=0，
則△=16k²+16m=0①
由

y=kx+m y2 4 + x2 3 =1

消去y得 （4+3k²）x²+6kmx+3m²-12=0，
則△=36k²m²-4（3m²-12）（3k²+4）=0，
即m²-3k²-4=0②
由①②得m=-4，k=±2，
即存在直線y=±2x-4與拋物線C₁及曲線C₂均只有一個(gè)公共點(diǎn)，
綜上：存在四條直線x=±

3

，y=±2x-4與拋物線C₁及曲線C₂均只有一個(gè)公共點(diǎn)．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查直線與圓錐曲線的綜合應(yīng)用能力，綜合性強(qiáng)，是高考的重點(diǎn)，易錯(cuò)點(diǎn)是圓錐曲線知識(shí)體系不牢固．本題具體涉及到軌跡方程的求法及直線與拋物線、橢圓的相關(guān)知識(shí)，解題時(shí)要注意合理地進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化．