问题 解答题
已知动圆C过点A(-2,0),且与圆M:(x-2)2+y2=64相内切
(1)求动圆C的圆心的轨迹方程;
(2)设直线l:y=kx+m(其中k,m∈Z)与(1)所求轨迹交于不同两点B,D,与双曲线
x2
4 
-
y2
12
=1
交于不同两点E,F,问是否存在直线l,使得向量
DF
+
BE
=
0
,若存在,指出这样的直线有多少条?若不存在,请说明理由.
答案

(1)圆M:(x-2)2+y2=64,圆心M的坐标为(2,0),半径R=8.

∵|AM|=4<R,∴点A(-2,0)在圆M内,

设动圆C的半径为r,圆心为C,依题意得r=|CA|,且|CM|=R-r,

∴圆心C的轨迹是中心在原点,以A,M两点为焦点,长轴长为8的椭圆,

设其方程为

x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0),则a=4,c=2,

∴b2=a2-c2=12,∴所求动圆C的圆心的轨迹方程为

x2
16
+
y2
12
=1.

(2)由

y=kx+m
x2
16
+
y2
12
=1
消去y 化简整理得:(3+4k2)x2+8kmx+4m2-48=0,

设B(x1,y1),D(x2,y2),则x1+x2=-

8km
3+4k2

1=(8km)2-4(3+4k2) (4m2-48)>0.①

y=kx+m
x2
4 
-
y2
12
=1
消去y 化简整理得:(3-k2)x2-2kmx-m2-12=0,

设E(x3,y3),F(x4,y4),则x3+x4=

2km
3-k2

2=(-2km)2+4(3-4k2) (m2+12)>0.②

DF
+
BE
=
0
,∴(x4-x2 )+(x3-x1)=0,即x1+x2=x3+x4

-

8km
3+4k2
=
2km
3-k2
,∴2km=0或-
4
3+4k2
=
1
3-k2

解得k=0或m=0,

当k=0时,由①、②得-2

3
<m<2
3

∵m∈Z,∴m的值为-3,-2,-1,0,1,2,3;

当m=0时,由①、②得-

3
2
<m<
3
2

∵k∈Z,∴k=-1,0,1.

∴满足条件的直线共有9条.

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