设抛物线 $C : {x^2} = 2py\left( {p > 0} \right)$ 的焦点为 $F$,准线为 $l$,$A$ 为 $C$ 上一点,已知以 $F$ 为圆心,$FA$ 为半径的圆 $F$ 交 $l$ 于 $B,D$ 两点.
【难度】
【出处】
【标注】
  1. 若 $\angle BFD = 90^\circ $,$\triangle ABD$ 的面积为 $4\sqrt 2 $,求 $p$ 的值及圆 $F$ 的方程;
    标注
    答案
    解析
    因为 $ \angle BFD = 90^\circ $,所以\[\begin{split}|FA| &= |FB| = |FD| = \sqrt 2 p, \\ \left| {BD} \right| &= 2p,\end{split}\]设 $A\left( {{x_0},{y_0}} \right)$,根据抛物线定义得\[\left| {FA} \right| = \dfrac{p}{2} + {y_0},\]因为 $ \triangle ABD$ 的面积为 $4\sqrt 2 $,所以\[\begin{split}{S_{\triangle ABD}} &= \dfrac{1}{2}|BD|\left({y_0} + \dfrac{p}{2}\right) \\& = \dfrac{1}{2} \times 2p \times \sqrt 2 p \\& = 4\sqrt 2 ,\end{split}\]解得 $p = 2$,所以 $ F\left( {0,1} \right),\left| {FA} \right| = 2\sqrt 2 $,所以 圆 $F$ 的方程为\[{x^2} + {\left(y - 1\right)^2} = 8.\]
  2. 若 $A,B,F$ 三点在同一条直线 $m$ 上,直线 $n$ 与 $m$ 平行,且 $n$ 与 $C$ 只有一个公共点,求坐标原点到 $m,n$ 距离的比值.
    标注
    答案
    解析
    解法一:$\because A,B,F$ 三点在同一条直线 $m$ 上,
    $\therefore AB$ 是圆 $F$ 的直径,$\angle ADB = 90^\circ $,由抛物线定义知\[|AD| = |FA| = \dfrac{1}{2}|AB|,\]所以 $ \angle ABD = 30^\circ $,$\therefore m$ 的斜率为 $\dfrac{\sqrt 3 }{3} 或 - \dfrac{\sqrt 3 }{3}$,
    所以直线 $m$ 的方程为\[y = \pm \dfrac{\sqrt 3 }{3}x + \dfrac{p}{2},\]所以原点到直线 $m$ 的距离 ${d_1} = \dfrac{\sqrt 3 }{4}p$,
    设直线 $n$ 的方程为 $y = \pm \dfrac{\sqrt 3 }{3}x + b$,代入 ${x^2} = 2py$ 得,\[{x^2} \pm \dfrac{2\sqrt 3 }{3}px - 2pb = 0,\]因为与 $C$ 只有一个公共点,所以\[\Delta = \dfrac{4}{3}{p^2} + 8pb = 0,\]所以 $ b = - \dfrac{p}{6}$,则直线 $n$ 的方程为\[y = \pm \dfrac{\sqrt 3 }{3}x - \dfrac{p}{6},\]所以原点到直线 $n$ 的距离 ${d_2} = \dfrac{\sqrt 3 }{12}p$,
    所以 坐标原点到 $m,n$ 距离的比值为 $ 3 $.
    解法二:设 $A\left( {{x_0},\dfrac{x_0^2}{2p}} \right)\left({x_0} > 0\right)$,则 $F\left( {0,\dfrac{p}{2}} \right)$.
    由点 $A,B$ 关于点 $F$ 对称得 $B\left( { - {x_0},p - \dfrac{x_0^2}{2p}} \right)$,所以\[ p - \dfrac{x_0^2}{2p} = - \dfrac{p}{2} , x_0^2 = 3{p^2},\]得 $A\left( {\sqrt 3 p,\dfrac{3p}{2}} \right)$,直线 $m$ 的方程为\[x - \sqrt 3 y + \dfrac{\sqrt 3 p}{2} = 0.\]又因为 ${x^2} = 2py$,所以\[ y = \dfrac{x^2}{2p} , y' = \dfrac{x}{p} = \dfrac{\sqrt 3 }{3} , x = \dfrac{\sqrt 3 }{3}p ,\]故切点 $ P\left( {\dfrac{\sqrt 3 p}{3},\dfrac{p}{6}} \right)$,直线 $n$ 的方程为\[y - \dfrac{p}{6} = \dfrac{\sqrt 3 }{3}\left( {x - \dfrac{\sqrt 3 p}{3}} \right) ,\]所以\[x - \sqrt 3 y - \dfrac{\sqrt 3 }{6}p = 0,\]坐标原点到 $m,n$ 距离的比值为 $\dfrac{\sqrt 3 p}{2}:\dfrac{\sqrt 3 p}{6} = 3$.
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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