已知抛物线 $C:{y^2} = 4x$ 的焦点为 $ F $,过点 $K\left( - 1,0\right)$ 的直线 $l$ 与 $C$ 相交于 $A$、$B$ 两点,点 $ A $ 关于 $x$ 轴的对称点为 $ D $.
【难度】
【出处】
2010年高考大纲全国I卷(理)
【标注】
  1. 证明:点 $ F $ 在直线 $ BD $ 上;
    标注
    答案
    解析
    设 $A(x_1,y_1)$,$B(x_2,y_2)$,$D(x_1,-y_1)$,$l$ 的方程为 $x=my-1(m \ne 0)$.
    将 $x = my - 1$ 代入 ${y^2} = 4x$ 并整理得\[{y^2} - 4my + 4 = 0,\]从而得到\[\begin{cases}{y_1} + {y_2} = 4m,\\ {y_1}{y_2} = 4.\end{cases}\]直线 $ BD $ 的方程为\[y - {y_2} = \dfrac{{{y_2} + {y_1}}}{{{x_2} - {x_1}}}\left(x - {x_2}\right) ,\]即\[y - {y_2} = \dfrac{4}{{{y_2} - {y_1}}}\left(x - \dfrac{{{y_2}^2}}{4}\right).\]令 $y = 0$,得\[x = \dfrac{{{y_1}{y_2}}}{4} = 1,\]所以点 $ F\left(1,0\right) $ 在直线 $ BD $ 上.
  2. 设 $\overrightarrow {FA} \cdot \overrightarrow {FB} = \dfrac{8}{9}$,求 $\triangle BDK$ 的内切圆 $ M $ 的方程.
    标注
    答案
    解析
    由(1)知\[\begin{split}{x_1} + {x_2}& = \left(m{y_1} - 1\right) + \left(m{y_2} - 1\right) = 4{m^2} - 2,\\ {x_1}{x_2} &= \left(m{y_1} - 1\right)\left(m{y_2} - 1\right) = 1.\end{split}\]因为 $\overrightarrow {FA} = \left({x_1} - 1,{y_1}\right),\overrightarrow {FB} = \left({x_2} - 1,{y_2}\right) $,所以\[\begin{split}\overrightarrow {FA} \cdot \overrightarrow {FB} &= \left({x_1} - 1\right)\left({x_2} - 1\right) + {y_1}{y_2} \\&= {x_1}{x_2} - \left({x_1} + {x_2}\right) + 1 + 4 = 8 - 4{m^2},\end{split}\]故 $8 - 4{m^2} = \dfrac{8}{9}$,解得 $m = \pm \dfrac{4}{3}$.所以 $l$ 的方程为\[3x + 4y + 3 = 0,3x - 4y + 3 = 0.\]又由(1)知\[{y_2} - {y_1} = \pm \sqrt {{{\left(4m\right)}^2} - 4 \times 4} = \pm \dfrac{4}{3}\sqrt 7 ,\]故直线 $ BD $ 的斜率\[\dfrac{4}{{{y_2} - {y_1}}} = \pm \dfrac{3}{{\sqrt 7 }} ,\]因而直线 $ BD $ 的方程为\[3x + \sqrt 7 y - 3 = 0,3x - \sqrt 7 y - 3 = 0.\]因为 $ KF $ 为 $\angle BKD$ 的平分线,故可设圆心 $M\left(t,0\right)\left( - 1 < t < 1\right)$,
    $M\left(t,0\right)$ 到 $l$ 及 $ BD $ 的距离分别为 $\dfrac{{3\left| {t + 1} \right|}}{5},\dfrac{{3\left| {t - 1} \right|}}{4}$.
    由 $\dfrac{{3\left| {t + 1} \right|}}{5} = \dfrac{{3\left| {t - 1} \right|}}{4}$,得\[t = \dfrac{1}{9},或 t = 9 \left(舍去\right),\]故圆 $ M $ 的半径 $r = \dfrac{{3\left| {t + 1} \right|}}{5} = \dfrac{2}{3} $,所以圆 $ M $ 的方程为 ${\left(x - \dfrac{1}{9}\right)^2} + {y^2} = \dfrac{4}{9}$.
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
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