问题 解答题
在平面直角坐标系xOy中,点P(x,y)为动点,已知点A(
2
,0),B(-
2
,0),直线PA与PB的斜率之积为定值-
1
2

(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.
答案

(Ⅰ)由题意

y
x-
2
y
x+
2
=-
1
2

整理得

x2
2
+y2=1,所以所求轨迹E的方程为
x2
2
+y2=1(y≠0)

(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,

2
2
),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;

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(

x1+x2
2
,k(
x1+x2
2
-1)),

y=k(x-1)
x2
2
+y2=1
消y得(2k2+1)x2-4k2x+2k2-2=0,

x1=
4k2+
2(2k2+1)
x2=
4k2-
2(2k2+1)
x1+x2=
4k2
2k2+1
x1x2=
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
=-
1
k
(x-
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,

RM
RN
=(x1y1-
k
2k2+1
)•(x2y2-
k
2k2+1
)=0,

x1x2+y1y2-

k
2k2+1
(y1+y2)+
k2
(2k2+1)2
=0,①

y1y2=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.

单项选择题 A1/A2型题
单项选择题