题目内容

(本题满分18分,其中第1小题6分,第2小题4分,第3小题8分)
定义变换可把平面直角坐标系上的点变换到这一平面上的点.特别地,若曲线上一点经变换公式变换后得到的点与点重合,则称点是曲线在变换下的不动点.
(1)若椭圆的中心为坐标原点,焦点在轴上,且焦距为,长轴顶点和短轴顶点间的距离为2. 求该椭圆的标准方程. 并求出当时,其两个焦点经变换公式变换后得到的点的坐标;
(2)当时,求(1)中的椭圆在变换下的所有不动点的坐标;
(3)试探究:中心为坐标原点、对称轴为坐标轴的双曲线在变换
)下的不动点的存在情况和个数.
(1)(2)(3)两个
(1)设椭圆的标准方程为),由椭圆定义知焦距,即…①.
又由条件得…②,故由①、②可解得.
即椭圆的标准方程为.
且椭圆两个焦点的坐标分别为.
对于变换,当时,可得
分别是由的坐标由变换公式变换得到.于是,,即的坐标为
的坐标为.
(2)设是椭圆在变换下的不动点,则当时,
,由点,即,得:
因而椭圆的不动点共有两个,分别为.
(3) 设是双曲线在变换下的不动点,则由

因为,故.
不妨设双曲线方程为),由代入得
则有,
因为,故当时,方程无解;
时,要使不动点存在,则需
因为,故当时,双曲线在变换下一定有2个不动点,否则不存在不动点.
进一步分类可知:
(i)当时,即双曲线的焦点在轴上时,

此时双曲线在变换下一定有2个不动点;
(ii)当时,即双曲线的焦点在轴上时,
.
此时双曲线在变换下一定有2个不动点.
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