在平面直角坐标系 $xOy$ 中,直线 $l: x= - 2 $ 交 $x $ 轴于点 $A$.设 $P $ 是 $l$ 上一点,$M$ 是线段 $OP $ 的垂直平分线上一点,且满足 $\angle MPO = \angle AOP$.
【难度】
【出处】
2011年高考广东卷(文)
【标注】
  1. 当点 $P$ 在 $l$ 上运动时,求点 $M$ 的轨迹 $E$ 的方程;
    标注
    答案
    解析
    如图所示,连接 $OM$,则 ${\left|{PM}\right|} = {\left|{OM}\right|} $. 因为 $\angle MPO = \angle AOP,$
    所以动点 $M$ 满足 $MP \perp l $ 或 $M$ 在 $x$ 的负半轴上,设 $M\left(x,y\right)$.
    ① 当 $MP \bot l$ 时,$\left| {MP} \right| = \left| {x + 2} \right|,\left| {OM} \right| = \sqrt {{x^2} + {y^2}} $,根据题意有\[ \left| {x + 2} \right| = \sqrt {{x^2} + {y^2}},\]化简得\[{y^2} = 4x + 4\left( {x \geqslant - 1} \right);\]② 当 $M$ 在 $x $ 的负半轴上时,\[y = 0\left( {x < - 1} \right).\]综上所述,点 $M$ 的轨迹 $ E$ 的方程为\[{y^2} = 4x + 4\left( {x \geqslant - 1} \right)\
    或 y = 0\left( {x < - 1} \right).\]
  2. 已知 $T\left(1,-1\right) $,设 $H$ 是 $E$ 上动点,求 ${\left|{HO}\right|} + {\left|{HT}\right|} $ 的最小值,并给出此时点 $H$ 的坐标;
    标注
    答案
    解析
    由(1)知 $M $ 的轨迹是顶点为 $\left( { - 1,0} \right)$,焦点为原点的抛物线和 $x$ 轴的负半轴上满足 $ y = 0\left( {x < - 1} \right) $ 的点集.① 若 $H$ 是抛物线上的动点,过 $H$ 作 $HN \perp l $ 于 $N$,
    由于 $l$ 是抛物线的准线,根据抛物线的定义有 ${\left|{HO}\right|} = {\left|{HN}\right|} $,则\[\left| {HO} \right| + \left| {HT} \right| = \left| {HN} \right| + \left| {HT} \right| .\]当 $N,H,T$ 三点共线时,${\left|{HN}\right|} + {\left|{HT}\right|} $ 有最小值\[\left| {TN} \right| = 3,\]求得此时 $H$ 的坐标为 $\left(-\dfrac 3 4 , -1 \right)$.
    ② 若 $H$ 是 $x$ 的负半轴 $ y = 0\left( {x < - 1} \right) $ 上的动点显然有\[\left| {HO} \right| + \left| {HT} \right| > 3.\]综上所述,$\left| {HO} \right| + \left| {HT} \right|$ 的最小值为 $3 $,此时点 $H$ 的坐标为 $\left( { - \dfrac{3}{4}, - 1} \right)$.
  3. 过点 $T\left( {1, - 1} \right)$ 且不平行于 $y $ 轴的直线 ${l_1}$ 与轨迹 $E$ 有且只有两个不同的交点,求直线 $l_1 $ 的斜率 $k$ 的取值范围.
    标注
    答案
    解析
    如图, 设抛物线顶点 $B\left(-1,0\right) $,则直线 $BT$ 的斜率是 ${k_{BT}} = - \dfrac{1}{2}.$
    因为点 $T\left(1,-1\right) $ 在抛物线内部,
    所以过点 $T$ 且不平行于 $x、y$ 轴的直线 $l_1 $ 必与抛物线有两个交点.
    直线 ${l_1}$ 与轨迹 $E$ 的交点个数应当分以下四种情况讨论:
    ① 当 $k \leqslant - \dfrac 1 2 $ 时,直线 ${l_1}$ 与轨迹 $E$ 有且只有两个不同的交点;
    ② 当 $- \dfrac 1 2 < k < 0 $ 时,直线 ${l_1}$ 与轨迹 $E$ 有且只有三个不同的交点;
    ③ 当 $ k = 0 $ 时,直线 ${l_1}$ 与轨迹 $E$ 有且只有一个交点;
    ④ 当 $ k > 0 $ 时,直线 ${l_1}$ 与轨迹 $E$ 有且只有两个不同的交点.
    综上所述,直线 $ l$ 的斜率 $k$ 的取值范围是 $\left( { - \infty , - \dfrac{1}{2}} \right] \cup \left( {0, + \infty } \right)$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2 问题3 答案3 解析3 备注3
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