题目内容

11.设动点M到坐标原点O的距离和它到直线的l:x=-m(m>0)距离之比是一个常数λ,记点的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程,并讨论C的形状与λ值的关系;
(2)若λ=$\frac{{\sqrt{2}}}{2}$,m=1时,得到的曲线为C1,将曲线C1向左平移一个单位得到曲线E,过点P(-2,0)的直线l1与曲线E交于不同的两点A(x1,y1),B(x2,y2),过F(1,0)的直线AF,BF分别交曲线E于D,Q,设$\overrightarrow{AF}=α\overrightarrow{FD},\overrightarrow{BF}=β\overrightarrow{FQ}$,α,β∈R,求α+β的取值范围.

分析 (1)设M(x,y),由题设有:$\sqrt{{x^2}+{y^2}}=λ|{x+m}|$,故曲线C的方程为:(1-λ2)x2+y2-2mλ2x-m2λ2=0,分类讨论,即可得出结论;
(2)分类讨论,确定α=3-2x1,β=3-2x2⇒α+β=6-2(x1+x2),设l1:y=k(x+2),由$\left\{{\begin{array}{l}{y=k(x+2)}\\{\frac{x^2}{2}+{y^2}=1}\end{array}}\right.$,消去y整理得:(2k2+1)x2+8k2x+8k2-2=0,利用韦达定理,即可得出结论.

解答 解:(1)设M(x,y),由题设有:$\sqrt{{x^2}+{y^2}}=λ|{x+m}|$
故曲线C的方程为:(1-λ2)x2+y2-2mλ2x-m2λ2=0
(i)λ=1时,曲线C的方程为:y2=2m(x+m)是抛物线;
(ii)λ≠1时,曲线C的方程为:$\frac{{{{(x-\frac{{m{λ^2}}}{{1-{λ^2}}})}^2}}}{{\frac{{{m^2}{λ^2}}}{{{{(1-{λ^2})}^2}}}}}+\frac{y^2}{{\frac{{{m^2}{λ^2}}}{{1-{λ^2}}}}}=1$λ>1时,曲线C的方程为焦点在x轴上的双曲线; 0<λ<1时,曲线C的方程为焦点在x轴上的椭圆;
(2)当$λ=\frac{{\sqrt{2}}}{2},m=1$时,曲线C1的方程为:$\frac{{{{(x-1)}^2}}}{2}+{y^2}=1$,则曲线E的方程为:$\frac{x^2}{2}+{y^2}=1$,
设D(x3,y3),则$\overrightarrow{AF}=(1-{x_1},-{y_1}),\overrightarrow{FD}=({x_3}-1,{y_3})$,由$\overrightarrow{AF}=α\overrightarrow{FD}$,得-y1=αy3,则$α=-\frac{y_1}{y_3}$,
(i)AD与x轴不垂直时,AD方程为:$y=\frac{y_1}{{{x_1}-1}}(x-1)$由 $\left\{{\begin{array}{l}{y=\frac{y_1}{{{x_1}-1}}(x-1)}\\{\frac{x^2}{2}+{y^2}=1}\end{array}}\right.$,消去x,整理得:$(3-2{x_1}){y^2}+2{y_1}({x_1}-1)y-y_1^2=0$.
由根与系数的关系有:${y_1}{y_3}=-\frac{y_1^2}{{3-2{x_1}}}⇒-\frac{y_1}{y_3}=3-2{x_1}⇒α=3-2{x_1}$;
(ii)AD与x轴垂直时,x1=1,α=1也满足:α=3-2x1,
同理可证:β=3-2x2⇒α+β=6-2(x1+x2)
设l1:y=k(x+2),由$\left\{{\begin{array}{l}{y=k(x+2)}\\{\frac{x^2}{2}+{y^2}=1}\end{array}}\right.$,消去y整理得:(2k2+1)x2+8k2x+8k2-2=0,
据题设有k≠0且△=(8k2)-24(2k2+1)(8k2-2)>0,∴0<k2<$\frac{1}{2}$,${x_1}+{x_2}=-\frac{{8{k^2}}}{{2{k^2}+1}}⇒α+β=6+\frac{{16{k^2}}}{{2{k^2}+1}}=14-\frac{8}{{2{k^2}+1}}$,$0<{k^2}<\frac{1}{2}⇒1<2{k^2}+1<2$,
∴α+β∈(6,10),故α+β的取值范围为(6,10).

点评 本题考查曲线与方程,考查直线与椭圆位置关系的运用,考查韦达定理,考查分类讨论的数学思想,属于中档题.

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