题目内容

【题目】已知实数满足:有且仅有一个正方形,其四个顶点均在曲线.试求这个正方形的面积.

【答案】

【解析】

由于曲线关于原点对称,所以该正方形的中心必过原点(否则,将这个正方形关于原点作对称又得到一个顶点均在曲线上的正方形).

设正方形的一个顶点为,则是其他三个顶点.的斜率分别为,则由,得, (1)

并且(由于在曲线上)有, (2)

(3)

由(2)、(3)得

. (4)

结合(1)得 (5)

这说明方程 (6)

有解.并且对(6)的任一解,结合(1)可求出(均为实数,因为).再由(2)定出,它们满足(3)的第一个等式,由(5)有

.

从而,(3)的第二个等式也成立.

确定的四点构成曲线上的正方形.

因为已知曲线上只有一个正方形,所以方程(6)只有两个相同的解.

,得.

由(2)、(3)得.

.从而.

则正方形的边长.

即正方形的面积.

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