题目内容

已知椭圆C的方程为x2+=1,点Pab)的坐标满足a2+≤1,过点P的直线l与椭圆交于AB两点,点Q为线段AB的中点,求:

(1)点Q的轨迹方程;

(2)点Q的轨迹与坐标轴的交点的个数.

答案:
解析:

解:(1)设点AB的坐标分别为(x1y1)、(x2y2),点Q的坐标为Qxy).

x1x2时,设直线斜率为k,则l的方程为y=kxa)+b.

由已知x12+=1  ①,x22+=1  ②

y1=kx1a)+b  ③,y2=kx2a)+b  ④

①-②得(x1+x2)(x1x2)+y1+y2)(y1y2)=0.  ⑤

③+④得y1+y2=kx1+x2)-2ka+2b  ⑥

由⑤、⑥及

得点Q的坐标满足方程2x2+y2-2axby=0  ⑦

x1=x2时,k不存在,此时l平行于y轴,因此AB的中点Q一定落在x轴,即Q的坐标为(a,0),显然点Q的坐标满足方程⑦

综上所述,点Q的坐标满足方程2x2+y2-2axby=0.

设方程⑦所表示的曲线为l.

则由得(2a2+b2x2-4ax+2-b2=0.

因为Δ=8b2a2+-1),由已知a2+≤1

所以当a2+=1时,Δ=0,曲线l与椭圆C有且只有一个交点Pab);

a2+<1时,Δ<0,曲线l与椭圆C没有交点.

因为(0,0)在椭圆C内,又在曲线l上,所以曲线l在椭圆C内.

故点Q的轨迹方程为2x2+y2-2axby=0;

(2)由,得曲线ly轴交于点(0,0)、(0,b);

,得曲线lx轴交于点(0,0)、(a,0);

a=0,b=0,即点Pab)为原点时,(a,0)、(0,b)与(0,0)重合,曲线lx轴只有一个交点(0,0);

a=0且0<|b|≤时,即点Pab)不在椭圆C外且在除去原点的y轴上时,点(a,0)与(0,0)重合,曲线l与坐标轴有两个交点(0,b)与(0,0);

同理,当b=0且0<|a|≤1时,即点Pab)不在椭圆C外且在除去原点的x轴上时,曲线l与坐标轴有两个交点(a,0)与(0,0);

当0<|a|<1且0<|b|<时,即点Pab)在椭圆C内且不在坐标轴上时,曲线l与坐标轴有三个交点(a,0)、(0,b)与(0,0).


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