问题 解答题
在平面直角坐标系中,已知
a
=(2mx,y-1),
b
=(2x,y+1)
,其中m∈R,
a
b
,动点M(x,y)的轨迹为C.
(1)求轨迹C的方程,并说明该轨迹方程所表示曲线的形状;
(2)当m=
1
8
时,设过定点P(0,2)的直线l与轨迹C交于不同的两点A、B,且∠AOB为锐角(其中O为坐标原点),求直线l的斜率k的取值范围.
答案

(1)因为

a
b
a
=(2mx,y-1),
b
=(2x,y+1)

所以

a
b
=4mx2+y2-1=0,即4mx2+y2=1..(2分)

当m=0时,方程表示两直线,方程为y=±1;

m=

1
4
时,方程表示的是圆

当m>0且m≠

1
4
时,方程表示的是椭圆;

当m<0时,方程表示的是双曲线.…..(6分)

(2)当m=

1
8
时,轨迹C的方程为
x2
2
+y2=1

显然直线l的斜率是存在的,可设直线l:y=kx+2,A(x1,y2),B(x2,y2),…..(7分)

联立

y=kx+2
x2
2
+y2=1
,消去y,整理得:(2k2+1)x2+8kx+6=0

x1+x2=-

8k
2k2+1
x1x2=
6
2k2+1
…..(9分)

由△=(8k)2-4(2k2+1)×6>0,即2k2-3>0得:k<-

6
2
k>
6
2
①…..(10分)

y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=k2x1x2+2k(x1+x2)+4=

6k2
2k2+1
-
16k2
2k2+1
+4=
4-2k2
2k2+1
…..(11分)

∵∠AOB为锐角,

∴cos∠AOB>0,

OA
OB
>0,

OA
OB
=x1x2+y1y2=
6
2k2+1
+
4-2k2
2k2+1
=
10-2k2
2k2+1
>0

即k2-5<0,

-

5
<k<
5
…..(13分)

故由①、②得-

5
<k<-
6
2
6
2
<k<
5
…..(14分)

填空题
单项选择题