已知直线l1:x-y=0,l2:x+y=0,点P是线性约束条件所表示区域内一动点,PM⊥l1,PN⊥l2,垂足分别为M、N,且(O为坐标原点).
(Ⅰ)求动点P的轨迹方程;
(Ⅱ)是否存在过点(2,0)的直线l与(Ⅰ)中轨迹交于点A、B,线段AB的垂直平分线交y轴于Q点,且使得△ABQ是等边三角形.若存在,求出直线l的方程,若不存在,说明理由.
网友回答
解:(Ⅰ)设P(x0,y0),由题意有l1⊥l2,且PM⊥l1,PN⊥l2,
∴四边形PMON是矩形,
∴SPMON=2S△MON=|PM|?|PN|=1,
∴,
∴|x02-y02|=2,
∵P在所表示的区域内,
∴x02-y02=2(x0>0),
所以求得动点P的轨迹方程为x2-y2=2(x>0).
(Ⅱ)假设存在满足条件的直线l.
当l⊥x轴时,有l:x=2.
此时|AB|=,,△ABQ不是正三角形.
当l不垂直x轴时,设l:y=k(x-2),
并设A(x1,y1),B(x2,y2),
由,
得(1-k2)x2+4k2-2=0,
△=8k2+8>0恒成立,
∵l与双曲线的右支交于两点,
∴|k|>1.
∴,
∴线段AB的中点,
∴线段AB的垂直平分线为,
∴,
∵△ABQ是等边三角形,
∴.
解析分析:(Ⅰ)设P(x0,y0),由题意有l1⊥l2,且PM⊥l1,PN⊥l2,四边形PMON是矩形,所以SPMON=2S△MON=|PM|?|PN|=1,故,由此能求出动点P的轨迹方程.(Ⅱ)假设存在满足条件的直线l.当l⊥x轴时,有l:x=2.此时|AB|=,,△ABQ不是正三角形.当l不垂直x轴时,设l:y=k(x-2),设A(x1,y1),B(x2,y2),由,得(1-k2)x2+4k2-2=0,△=8k2+8>0恒成立,由此能够推导出.
点评:本题主要考查直线与圆锥曲线的综合应用能力,具体涉及到轨迹方程的求法及直线与双曲线的相关知识,解题时要注意合理地进行等价转化.本题有一定的探索性.综合性强,难度大,易出错.