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
    $ p=-2$,圆 $ F $ 的方程为 $x^2+\left(y-1\right)^2=8 $.
    解析
    由已知可得 $ \triangle BFD $ 为等腰直角三角形,
    $ |BD|=2p $,圆 $ F $ 的半径 $ |FA|={\sqrt{2}}p $.
    由抛物线定义可知 $ A $ 到 $ l $ 的距离 $d=|FA|={\sqrt{2}}p $.
    因为 $ \triangle ABD $ 的面积为 $ 4{\sqrt{2}} $,所以\[\dfrac{1}{2}|BD|\cdot d=4\sqrt{2} ,\]即\[ {\dfrac{1}{2}}\cdot 2p\cdot {\sqrt{2}}p=4{\sqrt{2}} ,\]解得 $ p=-2\left(舍去\right)或p= 2 $,
    所以 $ F\left(0,1\right) $,圆 $ F $ 的方程为\[ x^2+\left(y-1\right)^2=8 .\]
  2. 若 $ A$,$B$,$F $ 三点在同一直线 $ 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
    $ 3$
    解析
    因为 $ A$,$B$,$F$ 三点在同一直线 $ m $ 上,
    所以 $ AB $ 为圆 $ 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 $,$ m $ 的斜率为 $ {\dfrac{{\sqrt{3}}}{3}}$ 或 $-{\dfrac{{\sqrt{3}}}{3}} $.
    当 $ m $ 的斜率为 $ \dfrac{\sqrt{3}}{3} $ 时,由已知可设 $ n:y={\dfrac{{\sqrt{3}}}{3}}x+b $,
    代入 $ x^2=2py $ 得\[ x^2-{\dfrac{2{\sqrt{3}}}{3}}px-2pb=0 ,\]由于 $ n $ 与 $ C $ 只有一个公共点,故\[ \Delta ={\dfrac{4}{3}}p^2+8pb=0, \]解得 $ b=-\dfrac{p}{6} $.
    因为 $ m $ 在 $ y $ 轴上的截距 $ b_1=\dfrac{p}{2}$,$\dfrac{|b_1|}{|b|}=3 $,所以坐标原点到 $ m$,$n $ 距离的比值为 $ 3 $.
    当 $ m $ 的斜率为 $ -\dfrac{\sqrt{3}}{3} $ 时,由图形对称性可知,坐标原点到 $ m$,$n $ 距离的比值也为 $ 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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