问题 解答题
设x1、x2∈R,规定运算“*”:x1*x2=(x1+x22+(x1-x22
(Ⅰ)若x≥0,a>0,求动点P(x,
a*x
)的轨迹c;
(Ⅱ)设P(x,y)是平面内任意一点,定义:d1(p)=
1
2
(x*x)+(y*y)
,d2(p)=
1
2
(x-a)*(x-a)
,问在(Ⅰ)中的轨迹c上是否存在两点A1、A2,使之满足d1(Ai)=
a
d2(Ai
)(i=1、2),若存在,求出a的范围.
答案

(Ⅰ)∵x1*x2=(x1+x2)2+(x1-x2)2=2(x12+x22)

∴当x≥0时,设P(x,y),则y=

a*x
=
2(a2+x2)

∴y2=2(a2+x2)(y>0)化简得

y2
2a2
-
x2
a2
=1(x≥0,y>0),

所求轨迹c是实半轴长为

2
a、虚半轴长为a,焦点在y轴上的双曲线,

在第一象限内的一部分(包括上顶点(0,

2
a))…6′

(Ⅱ)d1(p)=

1
2
(x*x)+(y*y)
=
x2+y2
d2(p)=
1
2
(x-a)*(x-a)
=|x-a|

假设存在两点A1、A2,使得d1(Ai)=

a
d2(Ai)(i=1、2),即
x2+y2
=
a
•|x-a|

∴x2+y2=a•(x-a)2

又∵y2=2(a2+x2),∴x2+2(a2+x2)=a•(x-a)2

即(3-a)x2+2a2x+2a2-a3=0有两非负实数根.…10′

△=4a4-4(a-3)•a2•(a-2)>0
x1+x2=
2a2
a-3
>0
x1x2=
a2(a-2)
a-3
≥0
⇔a>3

故当a>3时,存在适合条件的两点.…13′.

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