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2021 年四川预赛
F3解答题椭圆
已知椭圆
Γ:a2x2+b2y2=1(a>b>0)
的两顶点为 A(−2,0),B(2,0),离心率为 21。点 P(不同于 A,B)在椭圆 Γ 上,点 D 的坐标为 (−4,0), DE=53DP,直线 AP 与 BE 交于点 Q。 求点 Q 的轨迹方程。
作答
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
解析
提示
先由顶点和离心率确定椭圆,再用向量关系写出 E。
思路
直线参数表明 Q 恰为 AP 的中点,轨迹由仿射代换直接得到。
解答
由两顶点 A(−2,0),B(2,0) 知 a=2。又离心率为 21,故 c=1,b2=a2−c2=3,从而
Γ:4x2+3y2=1.
设 P=(u,v)。由 DE=53DP,得
E=(53u−8,53v).
令
Q=(2u−2,2v).
则 Q 是 AP 的中点,故 Q∈AP;同时
BE=56BQ,
故 Q∈BE。因此这正是题设中的交点。
设 Q=(x,y),则 u=2x+2,v=2y。代入椭圆方程,得
(x+1)2+34y2=1.
因 P=A,B,轨迹上应删去与它们对应的两点 (−2,0),(0,0)。
复核
当 P=A,B 时椭圆上 v=0,两条直线不重合,交点唯一;逆向代换也说明轨迹上除去的两点之外均可取到。
方法总结
含定比分点与两直线交点的轨迹题,先寻找交点的固定分点关系,再对原曲线作坐标代换。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
需识别AP与BE交点始终为AP中点,进而仿射代换原椭圆,并同步删除原动点排除的两个顶点像。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:参数族消元求轨迹或定点
专题卡:定点、轨迹与坐标消元