题目内容

【题目】已知,且,圆,点,是圆上的动点,线段的垂直平分线交直线于点,点的轨迹为曲线.

(1)讨论曲线的形状,并求其方程;

(2)若,且面积的最大值为,直线过点且不垂直于坐标轴,与曲线交于,点关于轴的对称点为.求证:直线过定点,并求出该定点的坐标.

【答案】(1)当时,曲线是椭圆,其方程为;当时曲线是双曲线,其方程为;(2)证明详见解析,定点坐标.

【解析】

(1)分点在圆内和点在圆外两种情况讨论,两者都可以利用圆锥曲线的定义得到相应的曲线方程.

(2)设,,则直线与轴交点的横坐标为,联立直线方程和椭圆方程,消去后利用韦达定理化简后可得为定值,从而可证直线过定点.

当时,点在圆内,,

故曲线是以为焦点,以为长轴长的椭圆,其方程为.

当时,点在圆外,,

曲线是以为焦点,以为实轴长的双曲线,其方程为.

综上,当时,曲线是椭圆,其方程为;当时曲线是双曲线,其方程为;

(2)由面积有最大值为知,曲线只可能是椭圆,

由椭圆几何性质知,当位于短轴端点时其面积有最大值,因,

故其短半轴长为,又因焦距为2,

故曲线的方程为.

设,,则,

联立,消去得:,

,

直线,

由椭圆的对称性知,若直线过定点,则该定点必在轴上,

故令得:,

所以直线过定点.

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