问题 解答题
已知双曲线x2-y2=2的左、右焦点分别为F1,F2,过点F2的动直线与双曲线相交于A,B两点.
(I)若动点M满足
F1M
=
F1A
+
F1B
+
F1O
(其中O为坐标原点),求点M的轨迹方程;
(II)在x轴上是否存在定点C,使
CA
CB
为常数?若存在,求出点C的坐标;若不存在,请说明理由.
答案

由条件知F1(-2,0),F2(2,0),设A(x1,y1),B(x2,y2

(I)设M(x,y),则

F1M
=(x+2,y),
F1A
=(x1+2,y1)
F1B
=(x2+2,y2),
F1O
=(2,0)

F1M
=
F1A
+
F1B
+
F1O
,得
x+2=x1+x2+6
y=y1+y2
,即
x1+x2=x-4
y1+y2=y

于是AB的中点坐标为(

x-4
2
y
2
),

当AB不与x轴垂直时,

y1-y2
x1-x2
=
y
2
x-4
2
-2
=
y
x-8
,即y1-y2=
y
x-8
(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-4)=(y1-y2)y,

y1-y2=

y
x-8
(x1-x2)代入上式,化简得(x-6)2-y2=4,

当AB与x轴垂直时,x1=x2=2,求得M(8,0),也满足上述方程,

所以点M的轨迹方程是(x-6)2-y2=4.

(II)假设在x轴上存在定点C(m,0),使

CA
CB
为常数,

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
x1x2=
4k2+2
k2-1

于是

CA
CB
=(x1-m)(x2-m)+k2(x1-2)(x2-2)

=(k2+1)x1x2-(2k2+m)(x1+x2)+4k2+m2

=

(k2+1)(4k2+2)
k2-1
-
4k2(2k2+m)
k2-1
+4k2+m2

=

2(1-2m)k2+2
k2-1
+m2

=2(1-2m)+

4-4m
k2-1
+m2

因为

CA
CB
是与k无关的常数,所以4-4m=0,即m=1,此时
CA
CB
=-1,

当AB与x轴垂直时,点A,B的坐标可分别设为(2,

2
),(2,-
2
)

此时

CA
CB
=(1,
2
)•(1,-
2
)=-1,

故在x轴上存在定点C(1,0),使

CA
CB
为常数.

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