已知双曲线x2-y2=2的右焦点为F,过点F的动直线与双曲线相交于A、B两点,点C的坐标是(1,0).
(Ⅰ)证明
•
为常数;
(Ⅱ)若动点M满足
=
+
+
(其中O为坐标原点),求点M的轨迹方程.
(Ⅰ)证明
| CA |
| CB |
(Ⅱ)若动点M满足
| CM |
| CA |
| CB |
| CO |
分析:(Ⅰ)当AB与x轴垂直时,可设点A,B的坐标分别为(2,
),(2,-
),由此可以求出
•
为常数1.当AB不与x轴垂直时,设直线AB的方程是y=k(x-2)(k≠±1).代入x2-y2=2,有(1-k2)x2+4k2x-(4k2+2)=0.再利用根与系数的关系能够推导出
•
也为常数1,
(Ⅱ)由条件知F(2,0),设A(x1,y1),B(x2,y2).由题设条件知得
,再由根与系数的关系和双曲线的性质推导点M的轨迹方程.
| 2 |
| 2 |
| CA |
| CB |
| CA |
| CB |
(Ⅱ)由条件知F(2,0),设A(x1,y1),B(x2,y2).由题设条件知得
|
解答:(Ⅰ)证明:由条件知F(2,0),设A(x1,y1),B(x2,y2).
当AB与x轴垂直时,可设点A,B的坐标分别为(2,
),(2,-
),
此时
•
=(1,
)•(1,-
)=-1.
当AB不与x轴垂直时,设直线AB的方程是y=k(x-2)(k≠±1).
代入x2-y2=2,有(1-k2)x2+4k2x-(4k2+2)=0.
则x1,x2是上述方程的两个实根,所以x1+x2=
,x1x2=
,
于是
•
=(x1-1)(x2-1)+y1y2=(x1-1)(x2-1)+k2(x1-2)(x2-2)=(k2+1)x1x2-(2k2+1)(x1+x2)+4k2+1=
-
+4k2+1=(-4k2-2)+4k2+1=-1.
综上所述,
•
为常数-1.
(Ⅱ)证法一:由条件知F(2,0),设A(x1,y1),B(x2,y2).
设M(x,y),则
=(x-1,y),
=(x1-1,y1),
=(x2-1,y2),
=(-1,0).由
=
+
+
得:
即
于是AB的中点坐标为(
,
).
当AB不与x轴垂直时,
=
=
,即y1-y2=
(x1-x2).
又因为A,B两点在双曲线上,所以x12-y12=2,x22-y22=2,两式相减得(x1-x2)(x1+x2)=(y1-y2)(y1+y2),即(x1-x2)(x+2)=(y1-y2)y.
将y1-y2=
(x1-x2)代入上式,化简得x2-y2=4.
当AB与x轴垂直时,x1=x2=2,求得M(2,0),也满足上述方程.
所以点M的轨迹方程是x2-y2=4.
证法二:同证法一得
①
当AB不与x轴垂直时,由(I)有x1+x2=
.②y1+y2=k(x1+x2-4)=k(
-4)=
.③
由①②③得x+2=
.④y=
.⑤
当k≠0时,y≠0,由④⑤得,
=k,将其代入⑤有y=
=
.整理得x2-y2=4.
当k=0时,点M的坐标为(-2,0),满足上述方程.
当AB与x轴垂直时,x1=x2=2,求得M(2,0),也满足上述方程.
故点M的轨迹方程是x2-y2=4.
当AB与x轴垂直时,可设点A,B的坐标分别为(2,
| 2 |
| 2 |
此时
| CA |
| CB |
| 2 |
| 2 |
当AB不与x轴垂直时,设直线AB的方程是y=k(x-2)(k≠±1).
代入x2-y2=2,有(1-k2)x2+4k2x-(4k2+2)=0.
则x1,x2是上述方程的两个实根,所以x1+x2=
| 4k2 |
| k2-1 |
| 4k2+2 |
| k2-1 |
于是
| CA |
| CB |
| (k2+1)(4k2+2) |
| k2-1 |
| 4k2(2k2+1) |
| k2-1 |
综上所述,
| CA |
| CB |
(Ⅱ)证法一:由条件知F(2,0),设A(x1,y1),B(x2,y2).
设M(x,y),则
| CM |
| CA |
| CB |
| CO |
| CM |
| CA |
| CB |
| CO |
|
|
于是AB的中点坐标为(
| x+2 |
| 2 |
| y |
| 2 |
当AB不与x轴垂直时,
| y1-y2 |
| x1-x2 |
| ||
|
| y |
| x-2 |
| y |
| x-2 |
又因为A,B两点在双曲线上,所以x12-y12=2,x22-y22=2,两式相减得(x1-x2)(x1+x2)=(y1-y2)(y1+y2),即(x1-x2)(x+2)=(y1-y2)y.
将y1-y2=
| y |
| x-2 |
当AB与x轴垂直时,x1=x2=2,求得M(2,0),也满足上述方程.
所以点M的轨迹方程是x2-y2=4.
证法二:同证法一得
|
当AB不与x轴垂直时,由(I)有x1+x2=
| 4k2 |
| k2-1 |
| 4k2 |
| k-1 |
| 4k |
| k2-1 |
由①②③得x+2=
| 4k2 |
| k2-1 |
| 4k |
| k2-1 |
当k≠0时,y≠0,由④⑤得,
| x+2 |
| y |
4×
| ||
|
| 4y(x+2) |
| (x+2)2-y2 |
当k=0时,点M的坐标为(-2,0),满足上述方程.
当AB与x轴垂直时,x1=x2=2,求得M(2,0),也满足上述方程.
故点M的轨迹方程是x2-y2=4.
点评:本题考查双曲线的性质及其运用,解题时要熟练掌握根与系数的关系.