已知抛物线C:y2=2px(p>0)的准线为l,焦点为F.⊙M的圆心在x轴的正半轴上,且与y轴相切.过原点O作倾斜角为π3的直线n,交l于点A,交⊙M于另一点B,且AO=OB=2. (Ⅰ)求⊙M和抛物线C的方

问题描述:

已知抛物线C:y2=2px(p>0)的准线为l,焦点为F.⊙M的圆心在x轴的正半轴上,且与y轴相切.过原点O作倾斜角为

π
3
的直线n,交l于点A,交⊙M于另一点B,且AO=OB=2.

(Ⅰ)求⊙M和抛物线C的方程;
(Ⅱ)若P为抛物线C上的动点,求
PM
PF
的最小值;
(Ⅲ)过l上的动点Q向⊙M作切线,切点为S,T,求证:直线ST恒过一个定点,并求该定点的坐标.

(Ⅰ)因为

p
2
=OA•cos60°=2×
1
2
=1,即p=2,所以抛物线C的方程为y2=4x(2分)
设⊙M的半径为r,则r=
OB
2
1
cos60°
=2
,所以⊙M的方程为(x-2)2+y2=4(5分)
(Ⅱ)设P(x,y)(x≥0),则
PM
PF
=(2−x,−y)(1−x,−y)
=x2-3x+2+y2=x2+x+2(8分)
所以当x=0时,
PM
PF
有最小值为2(10分)
(Ⅲ)以点Q这圆心,QS为半径作⊙Q,则线段ST即为⊙Q与⊙M的公共弦(11分)
设点Q(-1,t),则QS2=QM2-4=t2+5,
所以⊙Q的方程为(x+1)2+(y-t)2=t2+5(13分)
从而直线ST的方程为3x-ty-2=0(*)(14分)
因为
x=
2
3
y=0
一定是方程(*)的解,所以直线ST恒过一个定点,且该定点坐标为(
2
3
,0)
(16分)