Question

高手来解数学题吧！

如图，已知抛物 线C：y2=4x，过点A（1，2）作抛物线C的弦 AP，AQ． （Ⅰ）若AP⊥AQ，证明直线PQ过定点，并求出 定点的坐标； （Ⅱ）假设直线PQ过点T（5，-2），请问是否存 在以PQ为底边的等腰三角形APQ？若存在，求出 △APQ的个数？如果不存在，请说明理由．

Answer 1

（Ⅰ）证明：设直线PQ的方程为x=my+n，点P、Q的坐标分别为P（x1，y1），Q（x2，y2）．
直线方程代入抛物线方程，消x得y2-4my-4n=0．
由△＞0，得m2+n＞0，y1+y2=4m，y1•y2=-4n．
∵AP⊥AQ，∴

AP
•

AQ
=0，∴（x1-1）（x2-1）+（y1-2）（y2-2）=0．
∴（y1-2）（y2-2）[（y1+2）（y2+2）+16]=0，
∴（y1-2）（y2-2）=0或（y1+2）（y2+2）+16=0．
∴n=2m-1或n=2m+5，∵△＞0恒成立，∴n=2m+5．
∴直线PQ的方程为x-5=m（y+2），
∴直线PQ过定点（5，-2）．
（Ⅱ）解：假设存在以PQ为底边的等腰三角形APQ，由第（Ⅰ）问可知，将n用2m+5代换得直线PQ的方程为x=my+2m+．设点P、Q的坐标分别为P（x1，y1），Q（x2，y2），直线方程代入抛物线方程，消x得y2-4my-8m-20=0．
∴y1+y2=4m，y1•y2=-8m-20．
∴PQ的中点坐标为（2m2+2m+5，2m）．
由已知得
2m-2
2m2+2m+5-1
=-m，即m3+m2+3m-1=0．
设g（m）=m3+m2+3m-1，则g′（m）=3m2+2m+3＞0，
∴g（m）在R上是增函数．
又g（0）=-1＜0，g（1）=4＞0，∴g（m）在（0，1）内有一个零点．
∴函数g（m）在R上有且只有一个零点，即方程m3+m2+3m-1=0在R上有唯一实根．
所以满足条件的等腰三角形有且只有一个．