题目内容
【题目】已知点P是圆F1:(x+1)2+y2=16上任意一点(F1是圆心),点F2与点F1关于原点对称.线段PF2的中垂线m分别与PF1、PF2交于M、N两点.
(1)求点M的轨迹C的方程;
(2)直线l经过F2 , 与抛物线y2=4x交于A1 , A2两点,与C交于B1 , B2两点.当以B1B2为直径的圆经过F1时,求|A1A2|.
【答案】
(1)解:由题意得,F1(﹣1,0),F2(1,0),圆F1的半径为4,且|MF2|=|MP|,
从而|MF1|+|MF2|=|MF1|+|MP|=|PF1|=4>|F1F2|,)
∴点M的轨迹是以F1,F2为焦点的椭圆,
其中长轴2a=4,得到a=2,焦距2c=2,
则短半轴b= ,
椭圆方程为:
(2)解:当直线l 与x轴垂直时,B1(1, ),B2(1,﹣ ),又F1(﹣1,0),
此时 ,所以以B1B2为直径的圆不经过F1.不满足条件.
当直线l 不与x轴垂直时,设L:y=k(x﹣1)
由 即(3+4k2)x2﹣8k2x+4k2﹣12=0,
因为焦点在椭圆内部,所以恒有两个交点.
设B1(x1,y1),B2(x2,y2),则:x1+x2= ,x1x2= ,
因为以B1B2为直径的圆经过F1,所以 ,又F1(﹣1,0)
所以(﹣1﹣x1)(﹣1﹣x2)+y1y2=0,即(1+k2)x1x2+(1﹣k2)(x1+x2)+1+k2=0
所以解得k2= ,
由 得k2x2﹣(2k2+4)x+k2=0
因为直线l 与抛物线有两个交点,所以k≠0,
设A1(x3,y3),A2(x4,y4),则:x3+x4= =2+ ,x3x4=1
所以|A1A2|=x3+x4+p=2+ +2= .
【解析】(1)先确定F1、F2的坐标,再根据线段PF2的中垂线与与PF1、PF2交于M点,结合椭圆的定义,可得点M的轨迹是以F1、F2为焦点的椭圆,从而可得点M的轨迹C的方程;(2)当直线l与x轴垂直时,B1(1, ),B2(1,﹣ ),不满足条件,当直线l不与x轴垂直时,设直线l的方程为:y=k(x﹣1),由 ,得(3+4k2)x2﹣8k2x+4k2﹣12=0,由此利用根的判别式、韦达定理、圆的性质、弦长公式能求出|A1A2|.