Question

在平面直角坐標(biāo)系XOY中，已知定點(diǎn)A（0，a），B（0，-a），M，N是x軸上兩個(gè)不同的動(dòng)點(diǎn)，，直線AM與直線BN交于C點(diǎn)．
（1）求點(diǎn)C的軌跡方程；
（2）若存在過(guò)點(diǎn)（0，-1）且不與坐標(biāo)軸垂直的直線l與點(diǎn)C的軌跡交于不同的兩點(diǎn)E、F，且|AE|=|AF|，求實(shí)數(shù)a的取值范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）設(shè)出點(diǎn)的坐標(biāo)：C（x，y），M（m，0），N（n，0），根據(jù)A、C、M三點(diǎn)共線得到式子，根據(jù)B、C、N三點(diǎn)共線得到，兩個(gè)式子的左右兩邊對(duì)應(yīng)相乘得到，結(jié)合得到mn=4a²，代入前面式子，化簡(jiǎn)整理可得：，即為點(diǎn)C的軌跡方程；
（2）設(shè)過(guò)點(diǎn)（0，-1）的直線l方程是y=kx-1，與橢圓消去y得關(guān)于x的方程：（1+4k²）x²-8kx+4-4a²=0…（*）．再設(shè)直線l與交于點(diǎn)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），根據(jù)|AE|=|AF|得：=，將此式移項(xiàng)因式分解，結(jié)合經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)的斜率公式，得：-k=，利用直線l的方程化簡(jiǎn)可得：．再將求出的一元二次方程利用根與系數(shù)的關(guān)系，得到，代入前式化簡(jiǎn)得到，將此式代到方程（*）的根的判別式，建立不等式，解之即可得到實(shí)數(shù)a的取值范圍．
解答：解：（1）設(shè)點(diǎn)C（x，y），M（m，0），N（n，0），則（其中a∈R，a≠0）
∵A、C、M三點(diǎn)共線，B、C、N三點(diǎn)共線，
∴且，
即…①，…②
①、②的左右兩邊對(duì)應(yīng)相乘，得，
將mn=4a²代入，得
整理，得：，即為點(diǎn)C的軌跡方程；
（2）設(shè)過(guò)點(diǎn)（0，-1）的直線l方程是y=kx-1
由消去y，得關(guān)于x的方程：（1+4k²）x²-8kx+4-4a²=0，
設(shè)直線l與交于點(diǎn)A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），由一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系，得，
∵直線l點(diǎn)C的軌跡交于不同的兩點(diǎn)
∴△=64k²-4（1+4k²）（4-4a²）＞0，得4a²k²+a²-1＞0…（1）
由|AE|=|AF|得：=，
移項(xiàng)，因式分解得：
所以有：-k=
∵y₁=kx₁-1，y₂=kx₂-1
∴，
將代入上式，化簡(jiǎn)得…（2）
∵k²＞0，∴0＜a＜3，
把（2）代入（1）得：a（3-a）+a²-1＞0
化簡(jiǎn)，解此不等式得：，
∴
點(diǎn)評(píng)：本題給出一個(gè)特殊的動(dòng)點(diǎn)，通過(guò)求軌跡方程和字母參數(shù)的取值范圍，著重考查了平面向量的數(shù)量積、求軌跡方程的一般步驟和一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系、根的判別式等知識(shí)點(diǎn)，考查了設(shè)而不求的數(shù)學(xué)解題方法，屬于難題．