问题 解答题
已知双曲线
x2
2
-y2=1
的左、右顶点分别为A1,A2,点P(x1,y1),Q(x1,-y1)是双曲线上不同的两个动点.
(1)求直线A1P与A2Q交点的轨迹E的方程;
(2)若过点H(0,h)(h>1)的两条直线l1和l2与轨迹E都只有一个交点,且l1⊥l2,求h的值.
答案

(1)由A1,A2为双曲线的左右顶点知,A1(-

2
,0),A2(
2
,0),

A1P:y=

y1
x1+
2
(x+
2
),A2Q:y=
-y1
x1-
2
(x-
2
)

两式相乘得y2=

-
y21
x21
-2
(x2-2),

因为点P(x1,y1)在双曲线上,所以

x21
2
-
y21
=1,即
y21
x21
-2
=
1
2

所以y2=-

1
2
(x2-2),即
x2
2
+y2=1

故直线A1P与A2Q交点的轨迹E的方程为

x2
2
+y2=1.(x≠±
2
,x≠0)

(2)设l1:y=kx+h(k>0),则由l1⊥l2知,l2:y=-

1
k
x+h.

将l1:y=kx+h代入

x2
2
+y2=1得
x2
2
+(kx+h)2=1

即(1+2k2)x2+4khx+2h2-2=0,

若l1与椭圆相切,则△=16k2h2-4(1+2k2)(2h2-2)=0,即1+2k2=h2

同理若l2与椭圆相切,则1+2•

1
k2
=h2

由l1与l2与轨迹E都只有一个交点包含以下四种情况:

[1]直线l1与l2都与椭圆相切,即1+2k2=h2,且1+2•

1
k2
=h2,消去h2
1
k2
=k2
,即k2=1,

从而h2=1+2k2=3,即h=

3

[2]直线l1过点A1(-

2
,0),而l2与椭圆相切,此时k•(-
2
)+h=0
1+2•
1
k2
=h2
,解得h=
1+
17
2

[3]直线l2过点A2(

2
,0),而l1与椭圆相切,此时-
1
k
2
+h=0
,1+2k2=h2,解得h=
1+
17
2

[4]直线l1过点A1(-

2
,0),而直线l2过点A2(
2
,0)
,此时k•(-
2
)+h=0
-
1
k
2
+h=0
,∴h=
2

综上所述,h的值为

2
3
1+
17
2

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