题目内容
如下图,在Rt△ABC中,∠CAB=90°,|AB|=2,|AC|=![]()
(1)建立适当的坐标系,求曲线E的方程;
(2)设点K是曲线E上的一动点,求线段KA中点的轨迹方程;
(3)若F(1,
)是曲线E上的一点,设M、N是曲线E上不同的两点,直线FM和FN的倾斜角互补,试判断直线MN的斜率是否为定值?如果是,求出这个定值;如果不是,请说明理由.
解:(1)如图,以AB所在的直线为x轴,以AB的中点为原点建立直角坐标系.
![]()
设P(x,y),
∵|PA|+|PB|=|CA|+|CB|
=
+
=4为定值,
∴动点P的轨迹为椭圆,且a=2,c=1,b=
.
∴椭圆E的方程为
+
=1.
(2)设椭圆E上的动点K(x1,y1),线段KA的中点为Q(x,y)、A(-1,0),
则x=
,y=
,即x1=2x+1,y1=2y.
因此
=1,即(x+
)2+
=1.
(3)∵M、N是椭圆上不同的两点,且直线FM、FN的倾斜角互补,则直线FM、FN的斜率存在且不为零.
设直线FM的方程为y=k(x-1)+
,
由
消去y,整理得
(4k2+3)x2-4k(2k-3)x+4k2-12k-3=0. (*)
设M(xM,yM)、N(xN,yN),又F(1,
)是直线FM与椭圆的交点,∴方程(*)的两个根为1、xM.
由根与系数的关系得xM=
. ①
∵直线FM、FN的倾斜角互补,∴直线FN的斜率为-k,以-k代替①中的k得
xN=
. ②
又∵yM=k(xM-1)+
,
yN=-k(xN-1)+
,
∴yM-yN=k(xM+xN-2)=k(
-2)=
.而xM-xN=
.
∴yM-yN=
(xM-xN).
∴直线MN的斜率是定值,其定值为
.