1. 设出直线方程并联立得到韦达定理关系式
由(1)知,抛物线 C 的焦点为 F(0,−1)。
设过焦点 F 且斜率不为 0 的直线 l 的方程为 y=kx−1 (k=0)。
设 M(x1,y1),N(x2,y2) 为直线 l 与抛物线 C 的交点。
联立方程:
{y=kx−1x2=−4y⟹x2+4kx−4=0
由于该一元二次方程的判别式 Δ=16k2+16>0 恒成立,根据根与系数的关系可得:
x1x2=−4
2. 求点 $A$ 和点 $B$ 的坐标
由于原点为 O(0,0),直线 OM 的方程为 y=x1y1x。
点 A 是直线 OM 与直线 y=−1 的交点,代入得 −1=x1y1xA⟹xA=−y1x1。
因为 M(x1,y1) 在抛物线上,所以 y1=−4x12,从而 xA=x14,即 A(x14,−1)。
同理可得,点 B 的坐标为 B(x24,−1)。
3. 通过向量数量积求出以 $AB$ 为直径的圆所过的 $y$ 轴定点
设圆经过 y 轴上的定点 D(0,n)。
根据直径所对圆周角为直角,则对于任意的直线 l,均有 DA⋅DB=0 恒成立。
计算向量:
DA=(x14,−1−n),DB=(x24,−1−n)
所以有:
DA⋅DB=x1x216+(n+1)2=0
将 x1x2=−4 代入,得:
−4+(n+1)2=0⟹(n+1)2=4
解得 n=1 或 n=−3。
因此,以 AB 为直径的圆经过 y 轴上的两个定点 (0,1) 和 (0,−3)。
答案证明见解析,以 AB 为直径的圆经过 y 轴上的两个定点 (0,1) 和 (0,−3)。