Question

（2013•廣州三模）如圖，長為m+1（m＞0）的線段AB的兩個端點A和B分別在x軸和y軸上滑動，點M是線段AB上一點，且

AM

=m

MB

．
（1）求點M的軌跡Γ的方程，并判斷軌跡Γ為何種圓錐曲線；
（2）設過點Q（

1

2

，0）且斜率不為0的直線交軌跡Γ于C、D兩點．試問在x軸上是否存在定點P，使PQ平分∠CPD？若存在，求點P的坐標；若不存在，請說明理由．

Answer 1

分析：（1）設A、B、M的坐標分別為（x₀，0）、（0，y₀）、（x，y），根據

AM

=m

MB

建立關系式解出用m、x、y表示x₀和y₀的式子，將此代入x02+y02=（m+1）²，化簡可得點M滿足的方程為：x²+

y2

m2

=1（m＞0），最后根據m的取值范圍討論即可得出軌跡Γ所屬圓錐曲線的類型；
（2）設CD的方程為x=ty+

1

2

，與軌跡Γ的方程消去x得（m²t²+1）y²+m²ty-

3

4

m²=0，設C（x₁，y₁）、D（x₂，y₂），利用根與系數的關系得y₁+y₂=-

m2t

m2t2+1

且y₁y₂=-

3m2

4(m2t2+1)

．設x軸上存在P（a，0），使PQ平分∠CPD，可得k_PC+k_PD=0，即

y1

x1-a

+

y2

x2-a

=0，結合直線CD方程與前面得到的等式進行化簡，整理得-2m²t（2-a）=0，根據t的任意性可得a=2，故在x軸上存在定點P（2，0），使PQ平分∠CPD．

解答：解：（1）設A、B、M的坐標分別為（x₀，0）、（0，y₀）、（x，y），則
x02+y02=（m+1）²，①
由

AM

=m

MB

，得（x-x₀，y）=m（-x，y₀-y），
∴

x-x0=-mx y=m(y0-y)

，解之得

x0=(m+1)x y0= m+1 m y

②
將②代入①，得
（m+1）²x²+（

m+1

m

）²y²=（m+1）²，
化簡即得點M的軌跡Γ的方程為：x²+

y2

m2

=1（m＞0）．
當0＜m＜1時，軌跡Γ是焦點在x軸上的橢圓；
當m=1時，軌跡Γ是以原點為圓心，半徑為1的圓；
當m＞1時，軌跡Γ是焦點在y軸上的橢圓．
（2）依題意，設直線CD的方程為x=ty+

1

2

，
由

x=ty+ 1 2 x2+ y2 m2 =1

消去x，并化簡整理，得（m²t²+1）y²+m²ty-

3

4

m²=0，
△=m⁴t²+3m²（m²t²+1）＞0，
設C（x₁，y₁），D（x₂，y₂），則
y₁+y₂=-

m2t

m2t2+1

，y₁y₂=-

3m2

4(m2t2+1)

．         ③
假設在x軸上存在定點P（a，0），使PQ平分∠CPD，則直線PC、PD的傾斜角互補，
∴k_PC+k_PD=0，即

y1

x1-a

+

y2

x2-a

=0，
∵x₁=ty₁+

1

2

，x₂=ty₂+

1

2

，∴

y1

ty1+ 1 2 -a

+

y2

ty2+ 1 2 -a

=0，
化簡，得4ty₁y₂+（1-2a）（ y₁+y₂）=0．           ④
將③代入④，得-

12tm2

4(m2t2+1)

-

m2t(1-2a)

m2t2+1

=0，整理得-2m²t（2-a）=0，…（*）
∵m＞0，∴t（2-a）=0，
∵對?t∈R，（*）式都成立，
∴可得a=2，故在x軸上存在定點P（2，0），使PQ平分∠CPD．

點評：本題給出長度為定值的線段AB上一個滿足定比的分點M，當A、B分別位于x、y軸時求M的軌跡方程，并討論了x軸上是否存在定點P（a，0）能使使PQ平分∠CPD的問題，著重考查了運用坐標轉移法求軌跡方程、橢圓的標準方程與簡單性質和直線與橢圓的位置關系等知識，屬于中檔題．