已知曲线C上任意一点M到点F(0,1)的距离比它到直线l:y=-2的距离小1

已知曲线C上任意一点M到点F(0,1)的距离比它到直线l:y=-2的距离小1.

(1)求曲线C的方程;

(2)过点P(2,2)的直线m与曲线C交于A,B两点,设.

①当λ=1时,求直线m的方程;

②当△AOB的面积为4时(O为坐标原点),求λ的值.

答案

(1)解法一:设M(x,y),则由题设得|MF|=|y+2|-1,

=|y+2|-1,当y≥-2时,=y+1,化简得x2=4y;

当y<-2时,=-y-3,

化简得x2=8y+8与y<-3不合,故点M的轨迹C的方程是x2=4y.

解法二:∵点M到点F(1,0)的距离比它到直线l:y=-2的距离小1,

∴点M在直线l的上方.点M到F(1,0)的距离与它到直线l′:y=-1的距离相等,

∴点M的轨迹C是以F为焦点,l′为准线的抛物线.∴曲线C的方程为x2=4y.

(2)当直线m的斜率不存在时,它与曲线C只有一个交点,不合题意.

设直线m的方程为y-2=k(x-2),即y=kx+(2-2k),代入x2=4y得x2-4kx+8(k-1)=0(*) 

Δ=16(k2-2k+2)>0对k∈R

恒成立,∴直线m与曲线C恒有两个不同的交点.

设交点A,B的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=4k,x1x2=8(k-1).

①由,且λ=1得点P是弦AB的中点,

∴x1+x2=4.则4k=4,得k=1.∴直线m的方程是x-y=0.

②∵|AB|==

=4.点O到直线m的距离d=,

∴SABO=|AB|·d=4|k-1|=4.

∵SABO=4,∴4=4.

∴(k-1)4+(k-1)2-2=0,(k-1)2=1或(k-1)2=-2(舍去).∴k=0或k=2.

当k=0时,方程(*)的解为±2.若x1=2,x2=-2,则λ==3-2,

若x1=-2,x2=2,则λ==3+2.

当k=2时,方程(*)的解为4±2.若x1=4+2,x2=4-2,则λ==3+2,

若x1=4-2,x2=4+2,则λ==3-2,

∴λ=3+2或λ=3-2.

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