问题 解答题
已知动圆P过点N(
5
,0)
并且与圆M:(x+
5
)2+y2=16
相外切,动圆圆心P的轨迹为W,轨迹W与x轴的交点为D.
(Ⅰ)求轨迹W的方程;
(Ⅱ)设直线l过点(m,0)(m>2)且与轨迹W有两个不同的交点A,B,求直线l斜率k的取值范围;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,若
DA
DB
=0
,证明直线l过定点,并求出这个定点的坐标.
答案

(Ⅰ)由已知|PM|-|PN|=4,|MN|=2

5

∴点P的轨迹是以M,N为焦点的双曲线的右支,且a=2,c=

5
,b=1.

∴轨迹W的方程为

x2
4
-y2=1(x≥2).

(Ⅱ)设直线l的方程为y=k(x-m)(m>2,k≠0).

y=k(x-m)
x2
4
-y2=1
得(1-4k2)x2+8k2mx-4k2m-4=0.

设A(x1,y1).B(x2,y2),

x1+x2=

8k2m
4k2-1
>0,①

x1x2=

4k2m2+4
4k2-1
>0,②

△=64k4m2+4(1-4k2)(4k2m2+4)>0.③

由①②③得4k2>1.

∴直线l斜率k的取值范围是(-∞,-

1
2
)∪(
1
2
,+∞).

(Ⅲ)

DA
DB
=(x1-2,y1)•(x2-2,y2

=(x1-2)(x2-2)+y1y2=x1x2-2(x1+x2)+4+k(x1-m)k(x2-m)

=(1+k2)x1x2-(2+mk2)(x1+x2)+4+k2m2

=

(1+k2)(4k2m2)
4k2-1
-
(2+mk2)8mk2
4k2-1
+4+k2m2

DA
DB
=0,

(1+k2)(4k2m2)
4k2-1
-
(2+mk2)8mk2
4k2-1
+4+k2m2=0,

∴(1+k2)(4k2m2)-(2+mk2)8mk2+(4+k2m2)(4k2-1)=0,

∴20k2-16k2m+3k2m2=0.

∵k≠0,

∴3m2-16m+20=0,解得m=

10
3
,或m=2(舍).

∴直线l的方程为y=k(x-

10
3
).

∴直线l过定点,定点坐标为(

10
3
,0).

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