问题 解答题
设双曲线C:
x2
2
-y2=1
的左、右顶点分别为A1、A2,垂直于x轴的直线a与双曲线C交于不同的两点S、T.
(1)求直线A1S与直线A2T的交点H的轨迹E的方程;
(2)设A,B是曲线E上的两个动点,线段AB的中垂线与曲线E交于P,Q两点,直线l:x=
1
2
,线段AB的中点M在直线l上,若F(1,0),求
FP
FQ
的取值范围.
答案

(1)设直线A1S与直线A2T的交点H的坐标为(x,y),S(x0,y0),T(x0,-y0

由A1、H、S三点共线,得:(x0+

2
)y=y0(x+
2
)…③

由A2、H、T三点共线,得:(x0-

2
)y=-y0(x-
2
)…④

联立③、④,解得x0=

2
x
y0=
2
y
x

∵S(x0,y0)在双曲线上,

(
2
x
)
2
2
-(
2
y
x
)2=1.

∴轨迹E的方程为:

x2
2
+y2=1(x≠0,y≠0).

(2)由(1)知直线AB不垂直于x轴,设直线AB的斜率为k,

M(

1
2
,m)(m≠0),A(x1,y1),B(x2,y2).

x12
2
+y12=1
x22
2
+y22=1
得(x1+x2)+2(y1+y2
y1-y2
x1-x2
=0,

则1+4mk=0,得:k=-

1
4m

此时,直线PQ斜率为k1=4m,PQ的直线方程为:y-m=4m(x-

1
2
).

代入椭圆方程消去y,整理得(32m2+1)x2-16m2x+2m2-2=0.

又设P(x3,y3),Q(x4,y4),

则:x3+x4=

16m2
32m2+1
x3x4=
2m2-2
32m2+1

FP
FQ
=(x3-1)(x4-1)+y3y4=x3x4-(x3+x4)+1+(4mx3-m)(4mx4-m)

=(1+16m2)x3x4-(4m2+1)(x3+x4)+m2+1=(1+16m2)

2m2-2
32m2+1
-(4m2+1)
16m2
32m2+1
+m2+1

=

-13m2-1
32m2+1

令t=1+32m2

∵点M(

1
2
,m)在椭圆内,∴
(
1
2
)
2
2
+m2<1

又∵m≠0,

0<m2

7
8
,∴1<t<29,

FP
FQ
=-
13
32
-
19
32t
∈(-1,-
99
232
).

∴,

FP
FQ
的取值范围为(-1,-
99
232
)

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