本题导读
本题考查利用交轨法求解动点轨迹方程(椭圆),以及过定点的切线(或唯一点关系)性质与相互垂直直线的综合应用,考查代数消元与变形能力。
📌【题干】
Question
(2010年广东卷(理)) 已知双曲线 的左、右顶点分别为 ,点 , 是双曲线上不同的两个动点.
(1) 求直线 与 交点的轨迹 的方程;
(2) 若过点 () 的两条直线 和 与轨迹 都只有一个交点,且 ,求 的值.
🔍【思路分析】
破题导航
- 写出 ,分别写出直线 和 的方程,设交点为 。用 表示 ,代入双曲线方程消去 ,注意去点限制。
- 与轨迹 (椭圆)只有一个交点,即直线与椭圆相切。设直线斜率为 ,写出过 的直线方程,联立方程由 导出斜率 与 的关系。
- 利用两直线垂直斜率之积 ,建立关于 的方程并求解。
✅【答案】
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(1)设交点为𝑀(𝑥,𝑦).直线𝐴1𝑃和𝐴2𝑄的方程分别为𝑦=𝑦1𝑥1+√2
✍【详细解析】
Abstract
(1) 双曲线 的顶点为 ,。 因为 与 是双曲线上不同的两个动点,所以 ,且 ,即 或 。
直线 的方程为: 直线 的方程为:
① ② 得: 因为 在双曲线上,故 ,即 。 代入上式得: 由 ① / ② 可得 ,导出 且 。
故轨迹 的方程为: (除去顶点 )。
(2) 设过点 () 的直线 方程为 。 联立直线 与轨迹 的方程: 因为直线 与轨迹 只有一个交点,所以判别式 : 化简得:
因为 ,所以 ,故方程有两个实数根 : 由题意 ,即 : 又因 ,解得 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:代数交轨法求动点轨迹方程、直线与二次曲线相切条件()及垂直关系。
- 核心方法:两式相乘消去参数 ;过曲线外一点切线斜率的关系。
- 避坑指南:第 (1) 问求出轨迹方程后,必须严格检验变量范围(去掉 或 对应不符合题设的点);第 (2) 问由于 在 轴上且 ,切线斜率必存在,无需另行讨论斜率不存在的特殊情况。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:本题源自对“双曲线对偶变形为椭圆”这一经典几何性质的考查,属于解析几何中的经典代数消元模型。
- 结论推广:对椭圆/双曲线上两点 关于 轴对称,若原曲线为双曲线 ,则交点轨迹为椭圆 。过椭圆外一点引两条相互垂直切线的点轨迹为蒙日圆(Monge’s circle)。本题中 ,故蒙日圆为 ,当点在 轴上时 。
🔗【关联脉络】
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