问题 解答题
已知:三个定点A(-
2
3
,0),B(
2
3
,0),C(-
1
3
,0)
,动P点满足|AP|-|BP|=
2
3

(1)求动点P的轨迹方程;
(2)直线3x-3my-2=0截动点P的轨迹所得弦长为2,求m的值;
(3)是否存在常数λ,使得∠PBC=λ∠PCB,若存在,求λ的值,若不存在,并请说明理由.
答案

(1)∵三个定点A(-

2
3
,0),B(
2
3
,0),C(-
1
3
,0),动P点满足|AP|-|BP|=
2
3

|PA|-|PB|=

2
3
< |AB|=
4
3

∴动点P的轨迹是A、B为焦点的双曲线的右支…(1分)

设它的方程为

x2
a2
-
y2
b2
=1,(x>a),

2a=
2
3
2c=
4
3
c2=a2+b2
,解得:
a2=
1
9
b2=
1
3

故所求方程为

x2
1
9
-
y2
1
3
=1.(x>0).…(4分)

(2)解法一:若m=0,则x=

2
3

此时y=±1,即弦长为2,满足题意.…(5分)

若m≠0,由

3x-3my-2=0
9x2-3y2=1
,消去y,得9x2-3(
2
3m
-
1
m
x)2=1

化简得:(27m2-9)x2+12x-3m2-4=0,

△=36×9m2(m2+1),x1x2=

-3m2-4
27m2-9

1+
1
m2
36×9m2(m2+1)
9|3m2-1|
=2

解得m=0,或m=±1.

∵m=±1时,x1x2<0不满足.

∴m=0…(7分)

解法二:设直线3x-3my-2=0与动点P的轨迹相交于Q1(x1,y1),Q2(x2,y2),

∵直线3x-3my-2=0恒过双曲线的焦点B

∴由双曲线定义知|Q1Q2|=e(x1+x2-

1
3
)=2(x1+x2-
1
3
)=2.

x1+x2=

4
3

若m=0,则x1=x2=

2
3
,此时x1+x2=
4
3
满足.…(5分)

若m≠0,由

3x-3my-2=0
9x2-3y2=1
,消去y得9x2-3(
2
3m
-
1
m
x)2=1

化简得:(27m2-9)x2+12x-3m2-4=0,x1+x2=

12
9-27m2
=
4
3

解得m=0与m≠0矛盾.∴m=0…(7分)

(直接由图形得出m=0时,|Q1Q2|=2,得2分)

(3)当x=

2
3
时,|BP|=1,|BC|=1,

此时∠PCB=45°,∠PBC=90°.

猜想λ=2…(8分)

当x≠

2
3
时,设P(x,y),则y2=-3(
1
9
-x2)

且tan∠PCB=

y
x+
1
3

tan2∠PCB=

2(
y
x+
1
3
)
1-
y2
(x+
1
3
)
2
=
2y(x+
1
3
)
(x+
1
3
)
2
-y2
=
2y(x+
1
3
)
(x+
1
3
)
2
+3(
1
9
-x2)
=
2y
4
3
-2x
=
y
2
3
-x

tan∠PBC=-tan∠PBx=

y
x-
2
3
=
y
2
3
-x

∴tan2∠PCB=tan∠PBC,

又∵0<∠PBC<π,0<2<PBC<π,

∴2∠PCB=∠PBC,

即存在λ=2,

使得:∠PBC=λ∠PCB.…(10分)

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