问题 解答题
已知动点P(x,y)与两个定点M(-1,0),N(1,0)的连线的斜率之积等于常数λ(λ≠0)
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)试根据λ的取值情况讨论轨迹C的形状;
(3)当λ=2时,对于平面上的定点E(-
3
,0),F(
3
,0)
,试探究轨迹C上是否存在点P,使得∠EPF=120°,若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
答案

解、(1)由题设可知;PM,PN的斜率存在且不为0,

则由kPM•kPN=λ得:

y
x+1
y
x-1
=λ,即x2-
y2
λ
=1  (y≠0)

所以动点P的轨迹C的方程为x2-

y2
λ
=1  (y≠0);

(2)讨论如下:

①当λ>0时,轨迹C为中心在原点,焦点在x 轴上的双曲线(除去顶点)

②当-1<λ<0时,轨迹C为中心在原点,焦点在x 轴上的椭圆(除去长轴两个端点)

③当λ=-1时,轨迹C为以原点为圆心,1为半径的圆(除去点(-1,0),(1,0))

④当λ<-1时,轨迹C为中心在原点,焦点在y轴上的椭圆(除去短轴两个端点);

(3)当λ=2时,轨迹C的方程为x2-

y2
2
=1  (y≠0),显然定点E、F为其左右焦点.

假设存在这样的点P,使得∠EPF=120°,记∠EPF=θ,

设PE=m,PF=n,EF=2

3

那么在△EPF中:由|m-n|=2,得m2+n2-2mn=4,

(2

3
)2=m2+n2-2mncosθ,

两式联立得:2mn(1-cosθ)=8,所以mn=

4
1-cosθ
=
4
1-cos120°
=
8
3

S△EPF=

1
2
mnsin120°=
1
2
×
8
3
×
3
2
=
2
3
3
 

再设P(xP,yP

又因为S△EPF=

1
2
|EF||yP|=
1
2
×2
3
|yP|=
2
3
3

所以|yP|=

2
3
yP
2
3
代入椭圆的方程可得:xP2-
2
3
)2
2
=1

所以xP

11
3
,所以满足题意的点P有四个,坐标分别为:(
11
3
2
3
)
(-
11
3
2
3
)
(
11
3
,-
2
3
)
(-
11
3
,-
2
3
)

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