已知点P1(x0,y0)为双曲线
(1)求线段P1P2的中点P的轨迹E的方程; (2)是否存在过点F2的直线l,使直线l与(1)中轨迹在y轴右侧交于R1、R2两不同点,且满足
(3)设(1)中轨迹E与x轴交于B、D两点,在E上任取一点Q(x1,y1)(y1≠0),直线QB、QD分别交y轴于M、N点,求证:以MN为直径的圆恒过两个定点. |
(1)设点P的坐标为(x,y),
由题意可知,点A(
,y0),F2(2b,0)3b 2
所以,直线AF2的方程为y=
(x-2b),2y0 -b
令x=0,得y=4y0,
即点P2的坐标为(0,4y0)
∴
,可得x= x0 2 y= y0+4y0 2
,x0=2x y0=
y2 5
而点P1(x0,y0)在双曲线上,
所以
-4x2 3b2
=1,4y2 25b2
即线段P1P2的中点P的轨迹E的方程为:
-4x2 3b2
=1…4分4y2 25b2
(2)假设符合题意的直线l存在,显然直线l斜率不为0,而F2(2b,0),
故可设直线l的方程为x=ky+2b,点R1(x3,y3)、R2(x2,y2),
由
⇒(k2-
-4x2 3b2
=14y2 25b2 x=ky+2b
)y2+4kby+3 25
b2=0,13 4
显然,k2-
≠0,3 25
∴
,△>0 y2+y3= -4kb k2- 3 25 y2y3= 13b2 4(k2-
)3 25
由题可知,y2y3=
<0,13b2 4(k2-
)3 25
所以k2<
.3 25
由已知
•OR1
=x2x3+y2y3=(k2+1)y2y3+2kb(y2+y3)+4b2=4b2,OR2
∴
-13b2(k2+1) 4(k2-
)3 25
=0,8k2b2 k2- 3 25
即k2=
与k2<13 19
矛盾3 25
故不存在符合题意的直线…9分
(3),因为(Ⅰ)中轨迹E的方程为:
-4x2 3b2
=1,4y2 25b2
令y=0,则有x=±
b3 2
不妨设B(-
b,0),D(3 2
b,0),3 2
则直线QB的方程为y(x1+
b)=y1(x+3 2
b),3 2
令x=0,得M(0,
),
by13 2 x1+
b3 2
直线QD的方程为y(x1-
b)=y1(x-3 2
b),3 2
令x=0,得N(0,
),-
by13 2 x1-
b3 2
以MN为直径的圆的方程为x2+(y-
)(y-
by13 2 x1+
b3 2
)=0,-
by13 2 x1-
b3 2
即x2+y2+
y-
b2y13 2 x12-
b23 4
=0,
b2y123 4 x12-
b23 4
点Q(x1,y1)在曲线E上,则有x2-
=3b2 4
,3y12 25
所以,以MN为直径的圆的方程为x2+y2+
y-25b2 2y1
=0,25b2 4
当y=0时,恒有x=±
b,即证以MN为直径的圆恒过两个定点(±5 2
b,0).…14分5 2