Question

已知拋物線S的頂點在坐標原點，焦點在x軸上，△ABC的三個頂點都在拋物線上，且△ABC的重心為拋物線的焦點，若BC所在直線l的方程為4x+y-20=0．
（I）求拋物線S的方程；
（II）若O是坐標原點，P、Q是拋物線S上的兩動點，且滿足PO⊥OQ．試說明動直線PQ是否過一個定點．

Answer 1

（I）設拋物線S的方程為y²=2px．（1分）
由

4x+y-20=0 y2=2px

可得2y²+py-20p=0．（3分）
由△＞0，有p＞0，或p＜-160．
設B（x₁，y₁），C（x₂，y₂），則y1+y2=-

p

2

，
∴x1+x2=(5-

y1

4

)+(5-

y2

4

)=10-

y1+y2

4

=10+

p

8

.（5分）
設A（x₃，y₃），由△ABC的重心為F(

p

2

，0)，則

x1+x2+x3

3

=

p

2

，

y1+y2+y3

3

=0，
∴x3=

11p

8

-10，y3=

p

2

.（6分）
∵點A在拋物線S上，
∴(

p

2

)2=2p(

11p

8

-10)，
∴p=8．（7分）
∴拋物線S的方程為y²=16x．（8分）
（II）當動直線PQ的斜率存在時，
設動直線PQ方程為y=kx+b，顯然k≠0，b≠0．（9分）
∵PO⊥OQ，
∴k_OP•k_OQ=-1．
設P（x_P，y_P）Q（x_Q，y_Q）
∴

yP

xP

•

yQ

xQ

=-1，
∴x_Px_Q+y_Py_Q=0．（10分）
將y=kx+b代入拋物線方程，得ky²-16y+16b=0，
∴yPyQ=

16b

k

.
從而xPxQ=

yP2•yQ2

162

=

b2

k2

，
∴

b2

k2

+

16b

k

=0.
∵k≠0，b≠0，
∴b=-16k，
∴動直線方程為y=kx-16k=k（x-16），
此時動直線PQ過定點（16，0）．（12分）
當PQ的斜率不存在時，顯然PQ⊥x軸，又PO⊥OQ，
∴△POQ為等腰直角三角形．
由

y2=16x y=x

y2=16x y=-x

得到P（16，16），Q（16，-16），
此時直線PQ亦過點（16，0）．（13分）
綜上所述，動直線PQ過定點：M（16，0）．（14分）