题目内容

 如图,长为m+1(m>0)的线段AB的两个端点A和B分别在x轴和y轴上滑动,点M是线段AB上一点,且.

(1)求点M的轨迹Γ的方程,并判断轨迹Γ为何种圆锥曲线;

(2)设过点Q(,0)且斜率不为0的直线交轨迹Γ于C、D两点.

试问在x轴上是否存在定点P,使PQ平分∠CPD?若存在,求点P的坐标;

若不存在,请说明理由.

 解:(1)设A、B、M的坐标分别为(x0,0)、(0,y0)、(x,y),则

x+y=(m+1)2,                            ①

由=m,得(x-x0,y)=m(-x,y0-y),

∴∴         ②

将②代入①,得

(m+1)2x2+()2y2=(m+1)2,

化简即得点M的轨迹Γ的方程为x2+=1(m>0).

当0<m<1时,轨迹Γ是焦点在x轴上的椭圆;

当m=1时,轨迹Γ是以原点为圆心,半径为1的圆;

当m>1时,轨迹Γ是焦点在y轴上的椭圆.

(2)依题意,设直线CD的方程为x=ty+,

由消去x并化简整理,得(m2t2+1)y2+m2ty-m2=0,

△=m4t2+3m2(m2t2+1)>0,

设C(x1,y1),D(x2,y2),则

y1+y2=-,y1y2=-.         ③

假设在x轴上存在定点P(a,0),使PQ平分∠CPD,

则直线PC、PD的倾斜角互补,

∴kPC+kPD=0,即+=0,

∵x1=ty1+,x2=ty2+,∴+=0,

化简,得4ty1y2+(1-2a)( y1+y2)=0.           ④

将③代入④,得--=0,即-2m2t(2-a)=0,

∵m>0,∴t(2-a)=0,∵上式对∀t∈R都成立,∴a=2.

故在x轴上存在定点P(2,0),使PQ平分∠CPD.

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