问题 解答题
已知两点A、B分别在直线y=x和y=-x上运动,且|AB|=
4
5
5
,动点P满足2
OP
=
OA
+
OB
(O为坐标原点),点P的轨迹记为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)过曲线C上任意一点作它的切线l,与椭圆
x2
4
+y2=1
交于M、N两点,求证:
OM
ON
为定值.
答案

(1)(方法一)设P(x,y),A(x1,x1),B(x2,-x2).

2

OP
=
OA
+
OB
,∴P是线段AB的中点,∴
x=
x1+x2
2
y=
x1-x2
2
.
(2分)

|AB|=

4
5
5
,∴(x1-x2)2+(x1+x2)2=
16
5
,∴(2y)2+(2x)2=
16
5

∴化简得点P的轨迹C的方程为x2+y2=

4
5
.(5分)

(方法二)∵2

OP
=
OA
+
OB
,∴P为线段AB的中点、(2分)

∵M、N分别在直线y=x和y=-x上,∴∠AOB=90°.

|AB|=

4
5
5
,∴|OP|=
2
5
5
,∴点P在以原点为圆心,
2
5
5
为半径的圆上、

∴点P的轨迹C的方程为x2+y2=

4
5
.(5分)

(2)证明:当直线l的斜率存在时,设l:y=kx+m,

∵l与C相切,∴

|m|
1+k2
=
2
5
5
,∴m2=
4
5
(1+k2)

联立

y=kx+m
x2+4y2=4
,∴
(1+4k2)x2+8mkx+4m2-4=0
(1+4k2)y2-2my+m2-4k2=0

设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1•x2=

4m2-4
1+4k2
y1y2=
m2-4k2
1+4k2
.(8分)

OM
ON
=x1x2+y1y2=
5m2-4k2-4
1+4k2

m2=

4
5
(1+k2),∴
OM
ON
=0.(10分)

当直线l的斜率不存在时,l的方程为x=±

2
5
5
,代入椭圆方程得

M(

2
5
5
2
5
5
),N(
2
5
5
,-
2
5
5
)或M(-
2
5
5
2
5
5
),N(-
2
5
5
,-
2
5
5
),

此时,

OM
ON
=
4
5
-
4
5
=0.

综上所述,

OM
ON
为定值0.(12分)

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