在平面直角坐标系xOy中,点P(x,y)为动点,已知点A(
(Ⅰ)求动点P的轨迹E的方程; (Ⅱ)若F(1,0),过点F的直线l交轨迹E于M、N两点,以MN为对角线的正方形的第三个顶点恰在y轴上,求直线l的方程. |
(Ⅰ)由题意
•y x- 2
=-y x+ 2
,1 2
整理得
+y2=1,所以所求轨迹E的方程为x2 2
+y2=1(y≠0),x2 2
(Ⅱ)当直线l与x轴重合时,与轨迹E无交点,不合题意;
当直线l与x轴垂直时,l:x=1,此时M(1,
),N(1,-2 2
),以MN为对角线的正方形的另外两个顶点坐标为(1±2 2
,0),不合题意;2 2
当直线l与x轴既不重合,也不垂直时,不妨设直线l:y=k(x-1)(k≠0),M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点Q(
,k(x1+x2 2
-1)),x1+x2 2
由
消y得(2k2+1)x2-4k2x+2k2-2=0,y=k(x-1)
+y2=1x2 2
由
得x1= 4k2+ △ 2(2k2+1) x2= 4k2- △ 2(2k2+1) x1+x2= 4k2 2k2+1 x1•x2= 2k2-2 2k2+1
所以Q(
,-2k2 2k2+1
),k 2k2+1
则线段MN的中垂线m的方程为:y+
=-k 2k2+1
(x-1 k
),2k2 2k2+1
整理得直线m:y=-
+x k
,k 2k2+1
则直线m与y轴的交点R(0,
),k 2k2+1
注意到以MN为对角线的正方形的第三个顶点恰在y轴上,
当且仅当RM⊥RN,
即
•RM
=(x1,y1-RN
)•(x2,y2-k 2k2+1
)=0,k 2k2+1
x1x2+y1y2-
(y1+y2)+k 2k2+1
=0,①k2 (2k2+1)2
由
②y1y2=k2[x1x2-(x1+x2)+1]=- k2 2k2+1 y1+y2=k(x1+x2-2)=- 2k 2k2+1
将②代入①解得k=±1,即直线l的方程为y=±(x-1),
综上,所求直线l的方程为x-y-1=0或x+y-1=0.