已知双曲线(a>0,b>0)的上、下顶点分别为A、B,一个焦点为F(0,c)(c>0),两准线间的距离为1,
|AF|、|AB|、|BF|成等差数列,过F的直线交双曲线上支于M、N两点.
(Ⅰ)求双曲线的方程;
(Ⅱ)设,问在y轴上是否存在定点P,使⊥?若存在,求出所有这样的定点P的坐标,若不存在,请说明理由.
网友回答
解:(I)由已知|AF|=c-a,|AB|=2a,|BF|=c+a,
∴4a=(c-a)+(c+a),即c=2a.
又∵,于是可解得a=1,c=2,b2=c2-a2=3.
∴双曲线方程为.
(II)设直线MN的方程为y=kx+2,M(x1,y1),N(x2,y2),P(0,m).
①当k=0时,MN的方程为y=2,
于是由可解得M(-3,2),N(3,2),于是λ=1.
∵A(0,1),B(0,-1),∴.
∵,,
∴
由-6×0+(-2)×0=0,知,
即对m∈R,恒成立,
∴此时y轴上所有的点都满足条件.
②当k≠0时,MN的方程可整理为.
于是由消去x,并整理得(1-3k2)y2-4y+3k2+4=0.
∵△=(-4)2-4(1-3k2)(3k2+4)=9k4+9k2>0,
,,
∴.
∵=(-x1,2-y1),=(-x2,y2-m),=(x1,y1-m),=(x2,y2-m),
∴-x1=λx2,2-y1=λ(y2-2),
∴.
又∵,,
∴0?(x1-λx2)+(-2)[y1-m-λ(y2-m)]=0,
把代入得,
整理得2y1y2-(2+m)(y1+y2)+4m=0,
代入得,化简得6k2-12mk2=0,
∵k≠0,∴.
即P(0,).
∴当MN与x轴平行时,y轴上所有的点都满足条件;
当MN不与x轴平行时,满足条件的定点P的坐标为(0,).
解析分析:(I)依题意可分别表示出|AF|,AB和BF|,进而利用三者成等差数列建立等式求得a和c的关系,进而利用准线之间的距离求得a和c的另一关系式联立求得a和c,则b可求,进而求得双曲线的方程.(Ⅱ)设出直线MN的方程,先看斜率为0时与双曲线的方程联立可求得M和N的坐标,求得λ进而可求得,进而利用和求得,推断出y轴上所有的点都满足条件;再看斜率不为0时,直线方程与双曲线的方程联立,利用判别式大于0求得k的范围,分别表示出,,和,进而表示出λ,然后表示出和利用二者的乘积为0求得关系式,把λ的表达式代入,整理求得m,即P的坐标,推断出当MN不与x轴平行时,满足条件的定点P的坐标为(0,).
点评:本题主要考查了直线与圆锥曲线的综合问题.考查了学生综合分析问题和基本的运算能力.