k^2 - 2k)x + (2k^2 - 2k - \frac{3}{2}) = 0(1+2k2)x2?(4k2?2k)x+(2k2?2k?23)=0
利用韦达定理 xA+xB=4k2?2k1+2k2x_A + x_B = \frac{4k^2 - 2k}{1+2k^2}xA+xB=1+2k24k2?2k。
因为P是AB中点,所以 xP=xA+xB2=1x_P = \frac{x_A+x_B}{2} = 1xP=2xA+xB=1。
4k2?2k2(1+2k2)=1\frac{4k^2 - 2k}{2(1+2k^2)} = 12(1+2k2)4k2?2k=1
解这个关于k的方程,得到 k=?1k = -1k=?1。
“第二问,k=-1,也解决了!”秦风的嘴角不自觉地勾起一抹笑容。
这种攻克难题的快感,是他以前从未体验过的!
真正的挑战,是第三问。
“第三问,在第二问的条件下,过点P作直线m垂直于l,
椭圆C于M, N两点。试问是否存在一个常数λ,使得 |PM|·|PN| = λ |PA|·|PB| 恒成立?若存在,求出λ的值;若不存在,说明理由。”
这一问,涉及弦长公式、向量模长、以及恒成立问题,计算量和思维难度都陡然提升了好几个档次。
秦风的眉
微微蹙起。
他能感觉到,这一问的难度,已经超出了他刚刚强行记忆下来的那些“套路”所能直接解决的范畴。它需要更
层次的理解和更灵活的运用。
“冷静……仔细分析……”秦风闭上眼睛,脑海中刚刚“吞”下去的无数知识点如同星辰般闪耀。
直线l的斜率为-1,则直线m的斜率为1。
直线m的方程为 y?12=1(x?1)y - \frac{1}{2} = 1(x - 1)y?21=1(x?1),即 y=x?12y = x - \frac{1}{2}y=x?21。
将直线m的方程代
椭圆方程 x22+y2=1\frac{x^2}{2} + y^2 = 12x2+y2=1,得到关于x的一元二次方程:
x22+(x?12)2=1\frac{x^2}{2} + (x - \frac{1}{2})^2 = 12x2+(x?21)2=1
x22+x2?x+14=1\frac{x^2}{2} + x^2 - x + \frac{1}{4} = 12x2+x2?x+41=1
32x2?x?34=0\frac{3}{2}x^2 - x - \frac{3}{4} = 023x2?x?43=0
6x2?4x?3=06x^2 - 4x - 3 = 06x2?4x?3=0
设M(x?, y?),N(x?, y?),则 x1+x2=46=23x_1 + x_2 = \frac{4}{6} = \frac{2}{3}x1+x2=64=32,x1x2=?36=?12x_1 x_2 = -\frac{3}{6} = -\frac{1}{2}x1x2=?63=?21。
∣PM∣?∣PN∣=(x1?xP)2+(y1?yP)2?(x2?xP)2+(y2?yP)2|PM| \cdot |PN| = \sqrt{(x_1-x_P)^2 + (y_1-y_P)^2} \cdot \sqrt{(x_2-x_P)^2 + (y_2-y_P)^2}∣PM∣?∣PN∣=(x1?xP)2+(y1?yP)2?(x2?xP)2+(y2?yP)2
由于点M, N在直线 y=x?12y = x - \frac{1}{2}y=x?21 上,且P(1, 1/2)也在这条直线上(因为直线m过P点),所以PM和PN的表达式可以简化。
实际上,P是弦MN上的一个定点。
∣PM∣?∣PN∣=∣(x1?xP)(x2?xP)∣?(1+km2)|PM| \cdot |PN| = |(x_1-x_P)(x_2-x_P)| \cdot (1+k_m^2)∣PM∣?∣PN∣=∣(x1?xP)(x2?xP)∣?(1+km2),这里 km=1k_m=1km=1。
∣PM∣?∣PN∣=∣x1x2?xP(x1+x2)+xP2∣?(1+12)|PM| \cdot |PN| = |x_1x_2 - x_P(x_1+x_2) + x_P^2| \cdot (1+1^2)∣PM∣?∣PN∣=∣x1x2?xP(x1+x2)+xP2∣?(1+12)
∣PM∣?∣PN∣=∣?12?1(23)+12∣?2=∣?12?23+1∣?2=∣?3+4?66∣?2=∣?16∣?2=13|PM| \cdot |PN| = |-\frac{1}{2} - 1(\frac{2}{3}) + 1^2| \cdot 2 = |-\frac{1}{2} - \frac{2}{3} + 1| \cdot 2 = |-\frac{3+4-6}{6}| \cdot 2 = |-\frac{1}{6}| \cdot 2 = \frac{1}{3}∣PM∣?∣PN∣=∣?21?1(32)+12∣?2=∣?21?32+1∣?2=∣?63+4?6∣?2=∣?61∣?2=31。
这个计算过程,秦风写得极为流畅。
接下来是计算 |PA|·|PB|。
直线l的方程为 y?12=?1(x?1)y - \frac{1}{2} = -1(x - 1)y?21=?1(x?1),即 y=?x+32y = -x + \frac{3}{2}y=?x+23。
代
椭圆方程 x22+y2=1\frac{x^2}{2} + y^2 = 12x2+y2=1:
x22+(?x+32)2=1\frac{x^2}{2} + (-x + \frac{3}{2})^2 = 12x2+(?x+23)2=1
x22+x2?3x+94=1\frac{x^2}{2} + x^2 - 3x + \frac{9}{4} = 12x2+x2?3x+49=1
32x2?3x+54=0\frac{3}{2}x^2 - 3x + \frac{5}{4} = 023x2?3x+45=0
6x2?12x+5=06x^2 - 12x + 5 = 06x2?12x+5=0
设A(x?, y?),B(x?, y?),则 x3+x4=126=2x_3 + x_4 = \frac{12}{6} = 2x3+x4=612=2,x3x4=56x_3 x_4 = \frac{5}{6}x3x4=65。
同样,P(1, 1/2)是弦AB的中点。
∣PA∣?∣PB∣=∣(x3?xP)(x4?xP)∣?(1+kl2)|PA| \cdot |PB| = |(x_3-x_P)(x_4-x_P)| \cdot (