(本题满分13分)
在平面直角坐标系中,是抛物线:的焦点,是抛物线上位于第一象限内的任意一点,过,,三点的圆的圆心为,点到抛物线的准线的距离为。
(Ⅰ)求抛物线的方程;
(Ⅱ)是否存在点,使得直线与抛物线相切于点?若存在,求出点的坐标;若不存在,说明理由;
(Ⅲ)若点的横坐标为,直线:与抛物线有两个不同的交点,,与圆有两个不同的交点,,求当时,的最小值。
(Ⅰ)依题意知,圆心在线段的垂直平分线上,因为抛物线的准线方程为,所以,即,因此抛物线的方程为。
(Ⅱ)假设存在点,使得与抛物线相切于点,而,,,,,所以,故,由可得,,则,即,解得,因为点是抛物线上位于第一象限内的任意一点。故点的坐标为。
(Ⅲ)若点的横坐标为,由(Ⅱ)得,圆的半径为,
所以圆的方程为。
由整理得。
设,两点的坐标分别为,,由于,,,
所以。
设,两点的坐标分别为,,由于,,。
所以,因此,
令,由于,则,所以,
设,,在上单调递增,
所以当时,,即函数在是增函数,
所以当时取到最小值,因此,当时,取得最小值。
本题主要考查抛物线方程与圆方程的综合问题。
如图:
(Ⅰ)由题知圆心在线段的垂直平分线上,又抛物线的准线方程为,故可得距离,得,则物线的方程为。
(Ⅱ)存在性问题,可先假设存在点,现设,,再利用圆的定义,即圆上的点到圆心距离相等,列出方程,求得,而由题可得直线为抛物线在点处的切线可得,由已知两点,可列出等式,解得,故点的坐标为。
(Ⅲ)分别联立直线和抛物线的方程,直线和圆的方程,求得,,再相加,其中,再利用函数求导判断单调性,求得极小值此时当,。