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已知三条直线 li:y=kx+mi(i=1,2,3) 分别与抛物线 Γ:y2=8x 交于点 Ai,Bi, T(t,0) 为 x 轴上一定点,且 m1<m2<m3<−t. 记点 T 到直线 li 的距离为 di, ΔTAiBi 的面积为 Si.

  1. 若直线 l3 的倾斜角为 45∘, 且过抛物线 Γ 的焦点为 F, 求直线 l3 的方程;
  2. 若 OA1→⋅OA2→=0,且 km1≠0,证明: 直线 l1 过定点;
  3. 当 k=1 时,是否存在点 T,使得 S1,S2,S3 成等比数列,d1,d2,d3 也成等比数列? 若存在,请求出点 T 的坐标;若不存在,请说明理由.
解答

  1. 解 F(2,0), 故 l3:y=x−2.
  2. 证明 联立 l1 与 Γ 得k2x2+2(kmi−4)x+mi2=0.
    由韦达定理,解 x1,x2 满足 x1+x2=−2(kmi−4)k2,x1x2=mi2k2.
    记A1(xA,yA),B1(xB,yB).由条件,对i=1:0=xAxB+yAyB=(k2+1)xAxB+km1(xA+xB)+m12=(k2+1)m12k2+km18−2km1k2+m12=m1(m1+8k)k2,
    从而 m1+8k=0, l1:y=kx−8k,故 l1 恒过 (8,0).
  3. 解 当 k=1,由2得|xAi−xBi|=(xAi2+xBi2)2−4xAixBi=44−2mi.
    由点到直线距离公式得di=|t+mi|2.则d22=d1d3⇒(t+m2)2=(t+m1)(t+m2).
    且1=S22S1S3=A2B22A1B1⋅A3B3⋅d22d1d3=|xA2−xB2|2|xA1−xB1|⋅|xA3−xB3|=4−2m2(4−2m1)(4−2m3)⇒(4−2m2)2=(4−2m1)(4−2m3).
    这两式相减得(t+2)(2m2−m1−m3)=0.
    当 2m2=m1+m3,回代得 m22=m1m3=14(m1+m3)2,得 m1=m3,不合题意;故只有 t=−2,此时可取 (m1,m2,m3)=(−1,2−3,1) 即可.