题目内容

已知点A(4,0),B(1,0),若动点T满足
AB
AT
=6|
BT
|.
(1)求动点T的轨迹Γ;
(2)在x轴正半轴上是否存在一点P,过该点的直线l(不与x轴重合)与曲线Γ交于两点M,N,使得
1
|PM|2
+
1
|PN|2
为定值,若有求出P点坐标和定值,若不存在,说明理由.
考点:轨迹方程,平面向量数量积的运算
专题:向量与圆锥曲线
分析:(1)设出动点坐标,得到向量
AT
AB
BT
的坐标,代入
AB
AT
=6|
BT
|整理得到动点T的轨迹Γ;
(2)假设存在定点P(m,0)(m>0),使得
1
|PM|2
+
1
|PN|2
为定值,设出M,N的坐标及直线l的方程x=ty+m,
1
|PM|2
+
1
|PN|2
用M,N的坐标及t表示,再把直线和椭圆方程联立后利用根与系数关系得到M,N的纵坐标的关系,代入
1
|PM|2
+
1
|PN|2
整理得到关于m的表达式,然后由分子的系数关系求得m的值,则答案可求.
解答: 解:(1)设动点T(x,y),
∵A(4,0),B(1,0),
AT
=(x-4,y),
AB
=(-3,0),
BT
=(x-1,y),
代入
AB
AT
=6|
BT
|
,整理得:
x2
4
+
y2
3
=1

(2)假设存在定点P(m,0)(m>0),使得
1
|PM|2
+
1
|PN|2
为定值.
设M(x1,y1),N(x2,y2),直线l:x=ty+m,
|PM|2=(x1-m)2+y12=(t2+1)y12|PN|2=(t2+1)y22
1
|PM|2
+
1
|PN|2
=
1
(t2+1)
(
1
y12
+
1
y22
)=
1
(t2+1)
y12+y22
y12y22

=
1
(t2+1)
(y1+y2)2-2y1y2
y12y22
  (1)
联立x=ty+m与
x2
4
+
y2
3
=1
,整理得:(3t2+4)y2+6tmy+3m2-12=0.
y1+y2=
-6tm
3t2+4
y1y2=
3m2-12
3t2+4
,代入(1)式得:
1
|PM|2
+
1
|PN|2
=
1
(t2+1)
(
-6tm
3t2+4
)
2
-2•
3m2-12
3t2+4
(
3m2-12
3t2+4
)
2
=
t2(18m2+72)+96-24m2
t2(3m2-12)2+(3m2-12)2

要使得上式为定值,须18m2+72=96-24m2,解得m=
2
7
7

此时
1
|PM|2
+
1
|PN|2
取到定值
7
9

∴当P为(
2
7
7
,0
)时,
1
|PM|2
+
1
|PN|2
取到定值
7
9
点评:本题考查轨迹方程,考查了向量在解题中的应用,体现了设而不求的解题思想方法,考查了学生的综合运算能力,是压轴题.
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