题目内容

3.设A,B分别是直线y=$\frac{{2\sqrt{5}}}{5}$x和y=-$\frac{{2\sqrt{5}}}{5}$x上的动点,且|AB|=2$\sqrt{5}$,设O为坐标原点,动点P满足$\overrightarrow{OP}=\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OB}$.
(Ⅰ)求动点P的轨迹方程;
(Ⅱ)斜率为1不经过原点O,且与动点P的轨迹相交于C,D两点,M为线段CD的中点,直线CD与直线OM能否垂直?证明你的结论.

分析 (Ⅰ)设出A,B坐标,P的坐标,利用向量关系,|AB|距离即可求动点P的轨迹方程;
(Ⅱ)直线CD与直线OM不垂直.设C(x3,y3),D(x4,y4),利用平方差法转化求解即可.

解答 解:(Ⅰ)设$A({x_1},\frac{{2\sqrt{5}}}{5}{x_1}),B({x_2},-\frac{{2\sqrt{5}}}{5}{x_2}),P(x,y)$,…(1分)
∵$\overrightarrow{OP}=\overrightarrow{OA}+\overrightarrow{OB}$,∴$x={x_1}+{x_2},y=\frac{{2\sqrt{5}}}{5}({x_1}-{x_2})$.…(3分)
∵$|AB|=2\sqrt{5}$,∴$20={({x_1}-{x_2})^2}+{(\frac{{2\sqrt{5}}}{5}{x_1}+\frac{{2\sqrt{5}}}{5}{x_2})^2}$,…(5分),
$20=\frac{5}{4}{y^2}+\frac{4}{5}{x^2}$,
∴动点P的轨迹方程$\frac{x^2}{25}+\frac{y^2}{16}=1$.…(6分)
(Ⅱ)直线CD与直线OM不垂直.
设C(x3,y3),D(x4,y4),$\left\{\begin{array}{l}\frac{x_3^2}{25}+\frac{y_3^2}{16}=1\\ \frac{x_4^2}{25}+\frac{y_4^2}{16}=1\end{array}\right.$…(8分)
$\frac{{({x_3}-{x_4})({x_3}+{x_4})}}{25}+\frac{{({y_3}-{y_4})({y_3}+{y_4})}}{16}=0$,…(10分)
∵直线CD的斜率为1,
∴$\frac{{({y_3}+{y_4})}}{{({x_3}+{x_4})}}=-\frac{16}{25}$,…(11分)
∴直线OM的斜率为$-\frac{16}{25}$,
∴直线CD与直线OM不垂直.…(12分)

点评 本题考查轨迹方程的求法,直线与圆锥曲线位置关系的综合应用,考查转化思想以及计算能力.

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