每日一题[693]寻找定点

已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率e=12,过焦点且垂直于x轴的直线被椭圆截得的线段长为3
(1) 求椭圆的方程;
(2) 斜率为12的动直线l与椭圆交于A,B两点,在平面上是否存在定点P,使得当直线PA与直线PB的斜率均存在时,斜率之和是与l无关的常数?若存在,求出所有满足条件的定点P的坐标;若不存在,请说明理由.


cover分析与解 (1) 根据题意,通径长2b2a=3,于是椭圆的方程为x24+y23=1

(2) 法一 仿射变换
利用仿射变换.设定点P的坐标为(m,n),平移坐标系,使P点为坐标原点,则椭圆方程变为(x+m)24+(y+n)23=1.

l不过点P时,设动直线的方程为t(x2y)=1,则联立直线与椭圆方程,有14x2+13y2+(m2x+2n3y)t(x2y)+(14m2+13n21)t2(x2y)2=0,
整理得y2的系数为134n3t+(14m2+13n21)4t2,
xy的系数为(2n3m)t(14m2+13n21)4t2,
根据题意,直线PA与直线PB的斜率之和(2n3m)t(14m2+13n21)4t2134n3t+(14m2+13n21)4t2
为定值.于是2n3m=14m2+13n21=0,
解得m=1n=32m=1n=32.对应的P点在椭圆上,于是不需要考虑l过点P的情形.

综上所述,所有满足条件的定点P的坐标为(1,32)(1,32)

 可以将椭圆仿射为圆,则直线AB的斜率为33,于是点Q(1,3)始终平分弧AB,进而可取P(1,3),此时APQ=BPQ,因此直线PA与直线PB的斜率始终互为相反数,符合题意.


法二 直接计算
l:y=12x+t,与椭圆方程联立得x2+tx+t23=0.

A(x1,12x1+t),B(x2,12x2+t),则有x1+x2=t,x1x2=t23.
直线PA,PB的斜率之和kPA+kPB=(m12x1t)(mx2)+(n12x2t)(mx1)(mx1)(mx2)=(n32m)t+2mn3t2+mt+m23.
n=32m,2mn=3时斜率的和恒为0,解得{m=1,n=32.{m=1,n=32.
综上所述,所有满足条件的定点P的坐标为(1,32)(1,32)

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