问题
解答题
已知双曲线
(Ⅰ)求证:PF⊥l; (Ⅱ)若|PF|=
(Ⅲ)若过点A(2,1)的直线与(Ⅱ)中的双曲线交于两点P1,P2,求线段P1P2的中点M的轨迹方程. |
答案
(Ⅰ)证明:右准线为x=
,由对称性,不妨设渐近线l为y=a2 c
x,则P(b a
,a2 c
).ab c
又F(c,0),∴kPF=
=-
-0ab c
-ca2 c
.a b
又∵kl=
,∴kPF•kl=-b a
•a b
=-1,∴PF⊥l;b a
(Ⅱ)∵|PF|为F(c,0)到l:bx-ay=0距离,∴
=|bc| a2+b2
,即b=2
.2
又e=
=c a
,∴3
=3,解得a2=1.a2+b2 a2
故双曲线方程为x2-
=1;y2 2
(Ⅲ)设M(x,y),
当过点A的直线斜率存在时,设直线方程为y-1=k(x-2),
由
,y-1=k(x-2) x2-
=1y2 2
可得(2-k2)x2-2k(1-2k)x-(1-2k)2-2=0.
当(2-k2)≠0,△=(1-2k)24k2+4(2-k2)[(1-2k)2+2]>0时,
设P1(x1,y1),P2(x2,y2),∴x=
=x1+x2 2
(1)y=k(1-2k) 2-k2
=y1+y2 2
=k(x1+x2)-4k+2 2
(2)2(1-2k) 2-k2
当k=
时,此时M(0,0).1 2
当k≠
时,显然y≠0.此时(1)÷(2)得k=1 2
,将其代入(2),2x y
得
=y 2
.∵y≠0,∴有2x2-y2-4x+y=0.显然(0,0)也满足此方程.y(y-4x) 2y2-4x2
当直线的斜率不存在时,此时直线方程为x=2,则P1P2中点为(2,0)符合上式.
综上可知,M点的轨迹方程为2x2-y2-4x+y=0.