Question

如圖，在矩形ABCD中，AB=8，BC=4，E，F(xiàn)，G，H分別為四邊的中點，且都在坐標軸上，設(shè)，（λ≠0）．
（Ⅰ）求直線EP與GQ的交點M的軌跡Γ的方程；
（Ⅱ）過圓x²+y²=r²（0＜r＜2）上一點N作圓的切線與軌跡Γ交于S，T兩點，若，試求出r的值．

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）交軌法：設(shè)M（x，y），由向量關(guān)系可得P、Q點的坐標，用λ表示出直線EP、GQ的方程，消掉參數(shù)λ即得點M的軌跡方程；
（Ⅱ）由，得|NS||NT|=|ON|²，又由ON⊥ST，得OS⊥OT，設(shè)S（x₁，y₁），T（x₂，y₂），則x₁x₂+y₁y₂=0（*），設(shè)直線ST：y=kx+m（m≠±2），與橢圓方程聯(lián)立消掉y得x的二次方程，把韋達定理代入（*得）式得關(guān)于k，m的方程；再由直線ST與圓相切得r=，兩方程聯(lián)立即可求得r值；
解答：解：（I）設(shè)M（x，y），由已知得P（4λ，0），Q（4，2-2λ），
則直線EP的方程為y=-2，直線GQ的方程為y=-+2，
消去λ即得M的軌跡Γ的方程為．
（II）由，得|NS||NT|=|ON|²，又ON⊥ST，則OS⊥OT，
設(shè)直線ST：y=kx+m（m≠±2），代入得（1+4k²）x²+8kmx+4m²-16=0，
設(shè)S（x₁，y₁），T（x₂，y₂），
則，．
由OS⊥OT得x₁x₂+y₁y₂=0，即km（x₁+x₂）+（1+k²）x₁x₂+m²=0，
則5m²=16（1+k²）①，
又O到直線ST的距離為r=②，
聯(lián)立①②解得r=∈（0，2）．
經(jīng)檢驗當直線ST的斜率不存在時也滿足．
故r的值為．
點評：本題考查交軌法求軌跡方程、橢圓方程、直線與圓位置關(guān)系及直線與橢圓的位置關(guān)系等知識，考查方程思想，考查學生解決問題的能力，解決（II）問的關(guān)鍵是根據(jù)條件分析出OS⊥OT，從而得到等量關(guān)系．