Question

已知O為坐標(biāo)原點(diǎn)，點(diǎn)F的坐標(biāo)為（1，0），點(diǎn)P是直線m：x=-1上一動點(diǎn)，
點(diǎn)M為PF的中點(diǎn)，點(diǎn)Q滿足QM⊥PF，且QP⊥m．
（Ⅰ）求點(diǎn)Q的軌跡方程；
（Ⅱ）設(shè)過點(diǎn)（2，0）的直線l與點(diǎn)Q的軌跡交于A、B兩點(diǎn)，
且∠AFB=θ．試問角θ能否等于？若能，求出相應(yīng)的直線l的方程；若不能，請說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（I）設(shè)點(diǎn)Q（x，y），由已知得|QP|=|QF|，根據(jù)拋物線的定義知，動點(diǎn)Q在以F為焦點(diǎn)，以直線m為準(zhǔn)線的拋物線上，點(diǎn)Q的軌跡方程為y²=4x（x≠0）．
（Ⅱ）當(dāng)直線l的斜率不存在時，點(diǎn)A坐標(biāo)為，點(diǎn)B坐標(biāo)為，可以推出∠AFB．當(dāng)直線l的斜率存在時，設(shè)l的方程為y=k（x-2），它與拋物線y²=4x的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為A（x₁，y₁）、B（x₂，y₂）．由得k²x²-（4k²+4）x+4k²=0（k≠0）．得x₁x₂=4，y₁y₂=-8．由此推出θ角不能等于．
解答：解：（I）設(shè)點(diǎn)Q（x，y），由已知得點(diǎn)Q在FP的中垂線上，（1分）
即|QP|=|QF|，（2分）
根據(jù)拋物線的定義知，動點(diǎn)Q在以F為焦點(diǎn)，以直線m為準(zhǔn)線的拋物線上，（4分）
∴點(diǎn)Q的軌跡方程為y²=4x（x≠0）．（6分）
（注：沒有寫出x≠0扣1分）
（Ⅱ）當(dāng)直線l的斜率不存在時，點(diǎn)A坐標(biāo)為，點(diǎn)B坐標(biāo)為，
∵點(diǎn)F坐標(biāo)為（1，0），可以推出∠AFB．（8分）
當(dāng)直線l的斜率存在時，
設(shè)l的方程為y=k（x-2），它與拋物線y²=4x的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為A（x₁，y₁）、B（x₂，y₂）．
由得k²x²-（4k²+4）x+4k²=0（k≠0）．
得x₁x₂=4，y₁y₂=-8．（10分）
假定θ=p，則有cosθ=，
如圖，即（*）
由定義得|AF|=x₁+1，|BF|=x₂+1．
從而有|AF|²+|BF|²-|AB|²
=（x₁+1）²+（x₂+1）²-（x₁-x₂）²-（y₁-y₂）²
=-2（x₁+x₂）-6．
∴|AF|•|BF|=（x₁+1）（x₂+1）=x₁x₂+x₁+x₂+1=x₁+x₂+5，（12分）
將上式代入（*）得，即x₁+x₂+1=0．
這與x₁＞0且x₂＞0相矛盾．
綜上，θ角不能等于．（14分）
點(diǎn)評：本題考查直線和圓錐曲線的位置關(guān)系，解題時根據(jù)需要恰當(dāng)?shù)刈鞒鰣D形能夠起到事半功倍的神奇效果．