问题 解答题
已知过点(0,1)的直线l与曲线C:y=x+
1
x
(x>0)
交于两个不同点M和N.求曲线C在点M、N处切线的交点轨迹.
答案

设点M、N的坐标分别为(x1,y1)和(x2,y2),曲线C在点M、N处的切线分别为l1、l2

其交点P的坐标为(xp,yp).若直线l的斜率为k,则l的方程为y=kx+1.

由方程组

y=x+
1
x
y=kx+1
,消去y,得x+
1
x
=kx+1
,即(k-1)x2+x-1=0.

由题意知,该方程在(0,+∞)上有两个相异的实根x1、x2,故k≠1,且△=1+4(k-1)>0…(1),x1+x2=

1
1-k
>0…(2),x1x2=
1
1-k
>0
…(3),

由此解得

3
4
<k<1.对y=x+
1
x
求导,得y′=1-
1
x2

y′|x=x1=1-

1
x21
y′|x=x2=1-
1
x22
,于是直线l1的方程为y-y1=(1-
1
x21
)(x-x1)

y-(x1+

1
x1
)=(1-
1
x21
)(x-x1),化简后得到直线l1的方程为y=(1-
1
x21
)x+
2
x1
…(4).

同理可求得直线l2的方程为y=(1-

1
x22
)x+
2
x2
…(5).

(4)-(5)得(

1
x22
-
1
x21
)xp+
2
x1
-
2
x2
=0,

因为x1≠x2,故有xp=

2x1x2
x1+x2
…(6).将(2)(3)两式代入(6)式得xp=2.

(4)+(5)得2yp=(2-(

1
x21
+
1
x22
))xp+2(
1
x1
+
1
x2
)…(7),

其中

1
x1
+
1
x2
=
x1+x2
x1x2
=1,
1
x21
+
1
x22
=
x21
+
x22
x21
x22
=
(x1+x2)2-2x1x2
x21
x22
=(
x1+x2
x1x2
)2-
2
x1x2
=1-2(1-k)=2k-1

代入(7)式得2yp=(3-2k)xp+2,而xp=2,得yp=4-2k.

又由

3
4
<k<1得2<yp
5
2
,即点P的轨迹为(2,2),(2,2.5)两点间的线段(不含端点).

单项选择题
判断题