问题 解答题

过双曲线2x2-y2=1上一点A(1,1)作两条动弦AB,AC,且直线AB,AC的斜率的乘积为3.

(1)问直线BC是否可与坐标轴垂直?若可与坐标轴垂直,求直线BC的方程,若不与坐标轴垂直,试说明理由.

(2)证明直线BC过定点.

答案

(1)令B(x1,y1),C(x2,y2).

当BC与x轴垂直时,有x1=x2,y1=-y2

故:3=

y1-1
x1-1
-y1-1
x1-1
=
1-
y21
(x1-1)2
=
2(1-
x21
)
(1-x1)2
=
2(1+x1)
1-x1

∴x1=

1
5
,与|x1|≥
2
2
矛盾,因此BC不与x轴垂直..(3分)

当BC与y轴垂直时,有x1=-x2,y1=y2

故:3=

y1-1
x1-1
y1-1
-x1-1
=
(1-y1
)
1-
x21
=
2(1-y1)2
1-
y21
=
2(1-y1)
1+y1

∴y1=-

1
5
,因此BC可与y轴垂直,此时BC的方程为y=-
1
5
.(5分)

(2)证明:当BC不与坐标轴垂直时,kAB•kAC=

y1-1
x1-1
y2-1
x2-1
=3,

故3(x1-1)(x2-1)=(y1-1)(y2-1).…①…(6分)

令BC:y=kx+b,代入双曲线方程有:2x2-(kx+b)2=1⇔(2-k2)x2-2kbx-b2-1=0.…②

x1,x2是方程②的两个实根.令f(x)=(2-k2)x2-2kbx-b2-1,

则(x1-1)(x2-1)=

f(1)
2-k2
=
2-k2-2kb-b2-1
2-k2
.③…..(8分)

直线方程又可写成:x=

y-b
k
,代入2x2-y2=1,有:2(y-b)2-k2y2=k2,整理得:(2-k2)y2-4by+2b2-k2=0.…④

y1,y2是方程④的两个实根.

令g(y)=(2-k2)y2-4by+2b2-k2

(y1-1)(y2-1)=

g(1)
2-k2
=
2-2k2-4b+2b2
2-k2
.…⑤…(10分)   

③,⑤两式代入①式,有:

3(1-k2-2kb-b2)
2-k2
=
2-2k2-4b+2b2
2-k2

故3[1-(k+b)2]=2[(b-1)2-k2],

从而:3(1-k-b)(1+k+b)=2(b-1-k)(b-1+k).…⑥

因为点A(1,1)不在直线y=kx+b上,故k+b≠1.

利用⑥,可知:3 (1+k+b)+2(b-1-k)=0,

即k+5b+1=0,所以-

1
5
=k•
1
5
+b. 

因此直线BC过定点M(

1
5
,-
1
5
),直线y=-
1
5
也过定点M.

综上所述,直线BC恒过定点M(

1
5
,-
1
5
).…(14分)

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