Question

已知直線l₁：x-y=0，l₂：x+y=0，點P是線性約束條件

x-y≥0 x+y≥0

所表示區域內一動點，PM⊥l₁，PN⊥l₂，垂足分別為M、N，且S△OMN=

1

2

（O為坐標原點）．
（Ⅰ）求動點P的軌跡方程；
（Ⅱ）是否存在過點（2，0）的直線l與（Ⅰ）中軌跡交于點A、B，線段AB的垂直平分線交y軸于Q點，且使得△ABQ是等邊三角形．若存在，求出直線l的方程，若不存在，說明理由．

Answer 1

（Ⅰ）設P（x₀，y₀），由題意有l₁⊥l₂，且PM⊥l₁，PN⊥l₂，
∴四邊形PMON是矩形，
∴S_PMON=2S_△MON=|PM|•|PN|=1，
∴

|x0-y0|

2

•

|x0+y0|

2

=1，
∴|x₀²-y₀²|=2，
∵P在

x-y≥0 x+y≥0

所表示的區域內，
∴x₀²-y₀²=2（x₀＞0），
所以求得動點P的軌跡方程為x²-y²=2（x＞0）．
（Ⅱ）假設存在滿足條件的直線l．
當l⊥x軸時，有l：x=2．
此時|AB|=2

2

，|AQ|=|BQ|=

6

，△ABQ不是正三角形．
當l不垂直x軸時，設l：y=k（x-2），
并設A（x₁，y₁），B（x₂，y₂），
由

x2-y2=2 y=k(x-2)

，
得（1-k²）x²+4k²-2=0，
△=8k²+8＞0恒成立，
∵l與雙曲線的右支交于兩點，
∴|k|＞1．
∴x1+x2=

4k2

k2-1

，y1+y2=

4k

k2-1

，

∴線段AB的中點M( 

2k2

k2-1

，

2k

k2-1

)，
∴線段AB的垂直平分線為y-

2k

k2-1

=-

1

k

(x-

2k2

k2-1

)，
∴Q(0，

4k

k2-1

)，
∵△ABQ是等邊三角形，
∴|MQ|=

3

2

|AB|．