题目内容

【题目】已知直线,点,点是平面直角坐标系内的动点,且点到直线的距离是点到点的距离的2倍.记动点的轨迹为曲线.

(1)求曲线的方程;

(2)过点的直线与曲线交于、两点,若(是坐标系原点)的面积为,求直线的方程;

(3)若(2)中过点的直线是倾斜角不为0的任意直线,仍记与曲线的交点为、,设点为线段的中点,直线与直线交于点,求的大小.

【答案】(1);(2)直线或;(3).

【解析】

(1)由题意可得,化简可得曲线的方程.

(2)讨论直线的斜率不存在和存在两种情况.当直线的斜率不存在时,求出的面积,易判断是否成立. 当直线的斜率存在时,设直线,由方程组消元,韦达定理可求弦长,又点到直线的距离,所以的面积,可求值,即可求直线的方程.

(3)讨论直线的斜率不存在和存在两种情况. 当直线的斜率不存在时,易求的值. 当直线的斜率存在时,设直线.由(2)中的结论可得点的坐标,可写出直线的方程,求出点的坐标.最后用向量的方法求的值.

(1)根据题意,可知,,

化简得.

.

(2)因为直线过焦点,故直线与椭圆总交于、两点.

若直线与轴垂直,可算得,,不满足条件.

于是,所求直线的斜率存在.

设直线的斜率为,即.

联立方程组,得(此时恒成立).

,

点到的距离为.

,

化简得,即

解得.

所求直线或(或表示为一般式方程).

(3)若直线的斜率不存在,即垂直轴,

根据椭圆的对称性,知点与点重合,点,此时,有.

若直线的斜率存在,设.

由(2)可得,

.

直线的倾斜角不为零,.

直线.

.

方法1:算得.又直线方向向量为,

且..

.(多想少算)

综上,不论直线的斜率存在与否,总有.

方法2:算得,与的交点为,.

可得向量与的夹角满足,

即,,.

综上,不论直线的斜率存在与否,总有.

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