已知抛物线 $C:y^2=4x$,以 $M(1,2)$ 为直角顶点作该抛物线的内接直角三角形 $MAB$.
【难度】
【出处】
【标注】
  1. 求证:直线 $AB$ 过定点;
    标注
    答案
    解析
    设直线 $AB$ 的方程为 $x=my+n$,$A(x_1,y_1)$,$B(x_2,y_2)$,直线 $AB$ 方程与抛物线方程联立得$$y^2-4my-4n=0,$$所以$$\begin{cases}y_1+y_2=4m,\\ y_1y_2=-4n.\end{cases}$$因为 $\angle{AMB}=90^{\circ}$,所以 $\overrightarrow{MA}\cdot \overrightarrow{MB}=0$,即$$(x_1-1)(x_2-1)+(y_1-2)(y_2-2)=0.$$所以\[(my_1+n-1)(my_2+n-1)+(y_1-2)(y_2-2)=0,\]整理得$$(m^2+1)y_1y_2+(mn-m-2)(y_1+y_2)+(n-1)^2+4=0,$$代入韦达定理整理得$$(n-3)^2=4(m+1)^2,$$所以 $n-3=2(m+1)$ 或 $n-3=-2(m+1)$.
    当 $n-3=2(m+1)$,即 $n=2m+5$ 时,直线 $AB$ 的方程为 $x=m(y+2)+5$ 过定点 $P(5,-2)$;
    当 $n-3=-2(m+1)$,即 $n=-2m+1$ 时,直线 $AB$ 的方程为 $x=m(y-2)+1$ 过点 $M(1,2)$ 不合题意.
    故直线 $AB$ 过定点 $P(5,-2)$.
  2. 过点 $M$ 作 $AB$ 的垂线交 $AB$ 于点 $N$,求点 $N$ 的轨迹方程.
    标注
    答案
    $(x-3)^2+y^2=8$ $(x\ne 1)$
    解析
    由(1)知,点 $N$ 的轨迹是以 $PM$ 为直径的圆(除去点 $(1,\pm 2)$),其方程为 $(x-3)^2+y^2=8$ $(x\ne 1)$.
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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