第8讲 曲线与方程[学生用书P192]1.曲线与方程在平面直角坐标系中,如果某曲线C (看作满足某种条件的点的集合或轨迹)上的点与一个二元方程的实数解建立了如下的关系:(1)曲线上点的坐标都是这个方程的解. (2)以这个方程的解为坐标的点都在曲线上.那么,这个方程叫做曲线的方程;这条曲线叫做方程的曲线. 2.曲线的交点设曲线C 1的方程为F 1(x ,y )=0,曲线C 2的方程为F 2(x ,y )=0,则C 1,C 2的交点坐标即为方程组⎩⎨⎧F 1(x ,y )=0,F 2(x ,y )=0的实数解,若此方程组无解,则两曲线无交点.3.求动点的轨迹方程的一般步骤 (1)建系——建立适当的坐标系. (2)设点——设轨迹上的任一点P (x ,y ). (3)列式——列出动点P 所满足的关系式.(4)代换——依条件式的特点,选用距离公式、斜率公式等将其转化为关于x ,y 的方程式,并化简.(5)证明——证明所求方程即为符合条件的动点轨迹方程. 常用结论1.“曲线C 是方程f (x ,y )=0的曲线”是“曲线C 上的点的坐标都是方程f(x,y)=0的解”的充分不必要条件.2.曲线的交点与方程组的关系(1)两条曲线交点的坐标是两个曲线方程的公共解,即两个曲线方程组成的方程组的实数解;(2)方程组有几组解,两条曲线就有几个交点;方程组无解,两条曲线就没有交点.一、思考辨析判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)“f(x0,y0)=0”是“点P(x0,y0)在曲线f(x,y)=0上”的充要条件.()(2)方程x2+xy=x的曲线是一个点和一条直线.()(3)动点的轨迹方程和动点的轨迹是一样的.()(4)方程y=x与x=y2表示同一曲线.()(5)y=kx与x=1k y表示同一直线.()答案:(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×二、易错纠偏常见误区|K(1)混淆“轨迹”与“轨迹方程”出错;(2)忽视轨迹方程的“完备性”与“纯粹性”.1.(1)平面内与两定点A(2,2),B(0,0)距离的比值为2的点的轨迹是________.(2)设动圆M与y轴相切且与圆C:x2+y2-2x=0相外切,则动圆圆心M的轨迹方程为_________________________________________________.解析:(1)设动点坐标为(x,y),则(x-2)2+(y-2)2x2+y2=2,整理得3x2+3y2+4x+4y-8=0,所以满足条件的点的轨迹是圆.(2)若动圆在y轴右侧,则动圆圆心到定点C(1,0)与到定直线x=-1的距=1,所以其方程为y2=4x(x>0);若动圆在y轴离相等,其轨迹是抛物线,且p2左侧,则圆心轨迹是x轴负半轴,其方程为y=0(x<0).故动圆圆心M的轨迹方程为y2=4x(x>0)或y=0(x<0).答案:(1)圆(2)y2=4x(x>0)或y=0(x<0)2.已知A(-2,0),B(1,0)两点,动点P不在x轴上,且满足∠APO=∠BPO,其中O为原点,则P点的轨迹方程是________.解析:由角的平分线性质定理得|P A|=2|PB|,设P(x,y),则(x+2)2+y2=2(x-1)2+y2,整理得(x-2)2+y2=4(y≠0).答案:(x-2)2+y2=4(y≠0)3.已知⊙O的方程为x2+y2=4,过M(4,0)的直线与⊙O交于A,B两点,则弦AB的中点P的轨迹方程为________.解析:根据垂径定理知:OP⊥PM,所以P点的轨迹是以OM为直径的圆且在⊙O内的部分.以OM为直径的圆的方程为(x-2)2+y2=4,它与⊙O的交点为(1,±3).结合图形可知所求轨迹方程为(x-2)2+y2=4(0≤x<1).答案:(x-2)2+y2=4(0≤x<1)[学生用书P192]直接法求轨迹方程(师生共研)已知△ABC的三个顶点分别为A(-1,0),B(2,3),C(1,22),定点P (1,1).(1)求△ABC 外接圆的标准方程;(2)若过定点P 的直线与△ABC 的外接圆交于E ,F 两点,求弦EF 中点的轨迹方程.【解】 (1)由题意得AC 的中点坐标为(0,2),AB 的中点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,32,k AC =2,k AB =1,故AC 中垂线的斜率为-22,AB 中垂线的斜率为-1,则AC的中垂线的方程为y -2=-22x ,AB 的中垂线的方程为y -32=-⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12.由⎩⎪⎨⎪⎧y -32=-⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12,y -2=-22x , 得⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =0.所以△ABC 的外接圆圆心为(2,0),半径r =2+1=3,故△ABC 外接圆的标准方程为(x -2)2+y 2=9.(2)设弦EF 的中点为M (x ,y ),△ABC 外接圆的圆心为N ,则N (2,0), 由MN ⊥MP ,得NM →·PM →=0, 所以(x -2,y )·(x -1,y -1)=0, 整理得x 2+y 2-3x -y +2=0,所以弦EF 中点的轨迹方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -322+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -122=12.(1)若曲线上的动点满足的条件是一些几何量的等量关系,则可用直接法,其一般步骤是:设点→列式→化简→检验.求动点的轨迹方程时要注意检验,即除去多余的点,补上遗漏的点.(2)若是只求轨迹方程,则把方程求出,把变量的限制条件附加上即可;若是求轨迹,则要说明轨迹是什么图形.已知坐标平面上动点M (x ,y )与两个定点P (26,1),Q (2,1),且|MP |=5|MQ |.(1)求点M 的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形;(2)记(1)中轨迹为C ,若过点N (-2,3)的直线l 被C 所截得的线段长度为8,求直线l 的方程.解:(1)由|MP |=5|MQ |,得(x -26)2+(y -1)2=5(x -2)2+(y -1)2,化简得x 2+y 2-2x -2y -23=0,所以点M 的轨迹方程是(x -1)2+(y -1)2=25,轨迹是以(1,1)为圆心,5为半径的圆.(2)当直线l 的斜率不存在时,l :x =-2,此时所截得的线段长度为2×52-32=8,所以l :x =-2符合题意.当直线l 的斜率存在时,设l 的方程为y -3=k (x +2), 即kx -y +2k +3=0, 圆心(1,1)到l 的距离d =|3k +2|k 2+1,由题意,得⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫|3k +2|k 2+12+42=52,解得k =512, 所以直线l 的方程为512x -y +236=0, 即5x -12y +46=0.综上,直线l 的方程为x =-2或5x -12y +46=0.定义法求轨迹方程(师生共研)已知圆C 与两圆x 2+(y +4)2=1,x 2+(y -2)2=1外切,圆C 的圆心轨迹为L ,设L 上的点与点M (x ,y )的距离的最小值为m ,点F (0,1)与点M (x ,y )的距离为n .(1)求圆C 的圆心轨迹L 的方程;(2)求满足条件m =n 的点M 的轨迹Q 的方程.【解】 (1)两圆半径都为1,两圆圆心分别为C 1(0,-4),C 2(0,2),由题意得|CC 1|=|CC 2|,可知圆心C 的轨迹是线段C 1C 2的垂直平分线,C 1C 2的中点为(0,-1),直线C 1C 2的斜率不存在,所以圆C 的圆心轨迹L 的方程为y =-1.(2)因为m =n ,所以M (x ,y )到直线y =-1的距离与到点F (0,1)的距离相等,故点M 的轨迹Q 是以y =-1为准线,点F (0,1)为焦点,顶点在原点的抛物线,而p2=1,即p =2,所以,轨迹Q 的方程是x 2=4y .定义法求轨迹方程(1)在利用圆锥曲线的定义求轨迹方程时,若所求的轨迹符合某种圆锥曲线的定义,则根据曲线的方程,写出所求的轨迹方程.(2)利用定义法求轨迹方程时,还要看轨迹是否是完整的圆、椭圆、双曲线、抛物线,如果不是完整的曲线,则应对其中的变量x 或y 进行限制.1.已知△ABC 的顶点B (0,0),C (5,0),AB 边上的中线长|CD |=3,则顶点A 的轨迹方程为__________________.解析:设A (x ,y ),由题意可知D ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2,y 2.又因为|CD |=3,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2-52+⎝ ⎛⎭⎪⎫y 22=9,即(x -10)2+y 2=36,由于A ,B ,C 三点不共线,所以点A 不能落在x 轴上,即y ≠0,所以点A 的轨迹方程为(x -10)2+y 2=36(y ≠0).答案:(x -10)2+y 2=36(y ≠0)2.如图,已知△ABC 的两顶点坐标A (-1,0),B (1,0),圆E 是△ABC 的内切圆,在边AC ,BC ,AB 上的切点分别为P ,Q ,R ,|CP |=1(从圆外一点到圆的两条切线段长相等),动点C 的轨迹为曲线M ,求曲线M 的方程.解:由题知|CA |+|CB |=|CP |+|CQ |+|AP |+|BQ |=2|CP |+|AB |=4>|AB |, 所以曲线M 是以A ,B 为焦点,长轴长为4的椭圆(挖去与x 轴的交点).设曲线M :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0,y ≠0),则a 2=4,b 2=a 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫|AB |22=3,所以曲线M 的方程为x 24+y 23=1(y ≠0).相关点法(代入法)求轨迹方程(师生共研)如图所示,抛物线E :y 2=2px (p >0)与圆O :x 2+y 2=8相交于A ,B 两点,且点A 的横坐标为2.过劣弧AB 上动点P (x 0,y 0)作圆O 的切线交抛物线E 于C ,D 两点,分别以C ,D 为切点作抛物线E 的切线l 1,l 2,l 1与l 2相交于点M .(1)求p 的值;(2)求动点M 的轨迹方程.【解】 (1)由点A 的横坐标为2,可得点A 的坐标为(2,2),代入y 2=2px (p >0),解得p =1. (2)由(1)知抛物线E :y 2=2x .设C ⎝ ⎛⎭⎪⎫y 212,y 1,D ⎝ ⎛⎭⎪⎫y 222,y 2,y 1≠0,y 2≠0,切线l 1的斜率为k ,则切线l 1:y -y 1=k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -y 212,代入y 2=2x ,得ky 2-2y +2y 1-ky 21=0,由Δ=0,解得k =1y 1, 所以l 1的方程为y =1y 1x +y 12,同理l 2的方程为y =1y 2x +y 22.联立⎩⎪⎨⎪⎧y =1y 1x +y 12,y =1y 2x +y 22,解得⎩⎨⎧x =y 1·y 22,y =y 1+y 22.易知CD 的方程为x 0x +y 0y =8,其中x 0,y 0满足x 20+y 20=8,x 0∈[2,2 2 ], 由⎩⎪⎨⎪⎧y 2=2x ,x 0x +y 0y =8,得x 0y 2+2y 0y -16=0, 则⎩⎪⎨⎪⎧y 1+y 2=-2y 0x 0,y 1·y 2=-16x 0,代入⎩⎨⎧x =y 1·y 22,y =y 1+y 22,可得M (x ,y )满足⎩⎪⎨⎪⎧x =-8x 0,y =-y 0x 0,可得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=-8x ,y 0=8yx ,代入x 20+y 20=8,并化简,得x 28-y 2=1,考虑到x 0∈[2,22],知x ∈[-4,-22],所以动点M 的轨迹方程为x 28-y 2=1,x ∈[-4,-22].1.如图,已知P 是椭圆x 24+y 2=1上一点,PM ⊥x 轴于点M .若PN →=λNM →. (1)求N 点的轨迹方程;(2)当N 点的轨迹为圆时,求λ的值.解:(1)设点P ,点N 的坐标分别为P (x 1,y 1),N (x ,y ), 则M 的坐标为(x 1,0),且x =x 1, 所以PN →=(x -x 1,y -y 1)=(0,y -y 1), NM →=(x 1-x ,-y )=(0,-y ), 由PN →=λNM →得(0,y -y 1)=λ(0,-y ). 所以y -y 1=-λy ,即y 1=(1+λ)y .因为P (x 1,y 1)在椭圆x 24+y 2=1上, 则x 214+y 21=1,所以x 24+(1+λ)2y 2=1, 故x 24+(1+λ)2y 2=1为所求的N 点的轨迹方程. (2)要使点N 的轨迹为圆,则(1+λ)2=14,解得λ=-12或λ=-32.故当λ=-12或λ=-32时,N 点的轨迹是圆.2.已知曲线E :ax 2+by 2=1(a >0,b >0),经过点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫33,0的直线l 与曲线E 交于点A ,B ,且MB →=-2MA →.若点B 的坐标为(0,2),求曲线E 的方程.解:设A (x 0,y 0),因为B (0,2),M ⎝ ⎛⎭⎪⎫33,0,故MB →=⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,2,MA →=⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-33,y 0.由于MB →=-2MA →,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,2=-2⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-33,y 0.所以x 0=32,y 0=-1,即A ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,-1.因为A ,B 都在曲线E 上,所以⎩⎨⎧a ·02+b ·22=1,a ·⎝ ⎛⎭⎪⎫322+b ·(-1)2=1,解得⎩⎨⎧a =1,b =14. 所以曲线E 的方程为x 2+y24=1.[学生用书P407(单独成册)][A 级 基础练]1.方程(x -y )2+(xy -1)2=0表示的曲线是( ) A .一条直线和一条双曲线 B .两条双曲线 C .两个点D .以上答案都不对解析:选C.(x -y )2+(xy -1)2=0⇔⎩⎪⎨⎪⎧x -y =0,xy -1=0.故⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1或⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =-1.2.(2020·新高考卷Ⅰ改编)已知曲线C :mx 2+ny 2=1.以下结论正确的个数是( )①若m >n >0,则C 是椭圆,其焦点在y 轴上;②若m =n >0,则C 是圆,其半径为n ;③若mn <0,则C 是双曲线,其渐近线方程为y =± -mn x ;④若m=0,n >0,则C 是两条直线.A .1B .2C .3D .4解析:选C.对于①,因为m >n >0,所以0<1m <1n ,方程mx 2+ny 2=1可变形为x 21m +y 21n =1,所以该方程表示焦点在y 轴上的椭圆,正确;对于②,因为m=n >0,所以方程mx 2+ny 2=1可变形为x 2+y 2=1n ,该方程表示半径为1n 的圆,错误;对于③,因为mn <0,所以该方程表示双曲线,令mx 2+ny 2=0⇒y =± -mn x ,正确;对于④,因为m =0,n >0,所以方程mx 2+ny 2=1变形为ny 2=1⇒y =±1n ,该方程表示两条直线,正确.3.如图所示,在平面直角坐标系xOy 中,A (1,0),B (1,1),C (0,1),映射f 将xOy 平面上的点P (x ,y )对应到另一个平面直角坐标系uO ′v 上的点P ′(2xy ,x 2-y 2),则当点P 沿着折线A -B -C 运动时,在映射f 的作用下,动点P ′的轨迹是( )解析:选D.当P 沿AB 运动时,x =1,设P ′(x ′,y ′),则⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2y ,y ′=1-y 2(0≤y ≤1),故y ′=1-x ′24(0≤x ′≤2,0≤y ′≤1).当P 沿BC 运动时,y =1,则⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2x ,y ′=x 2-1(0≤x ≤1),所以y ′=x ′24-1(0≤x ′≤2,-1≤y ′≤0),由此可知P ′的轨迹如D 项图象所示,故选D.4.已知两点M (-2,0),N (2,0),点P 为坐标平面内的动点,满足|MN →|·|MP →|+MN →·NP →=0,则动点P (x ,y )的轨迹方程为( )A .y 2=-8xB .y 2=8xC .y 2=-4xD .y 2=4x解析:选A.设P (x ,y ).因为M (-2,0),N (2,0),所以MN →=(4,0),|MN →|=4,MP →=(x +2,y ),NP →=(x -2,y ),由|MN →|·|MP →|+MN →·NP →=0,得4(x +2)2+y 2+4(x -2)=0,化简整理得y 2=-8x .故选A.5.动点M 在圆x 2+y 2=25上移动,过点M 作x 轴的垂线段MD ,D 为垂足,则线段MD 中点的轨迹方程是( )A.4x 225+y 225=1 B .x 225+4y 225=1 C.4x 225-y 225=1D.x 225-4y 225=1解析:选B.如图,设线段MD 的中点为P (x ,y ),M (x 0,y 0),D (x 0,0),因为P 是MD 的中点,所以⎩⎪⎨⎪⎧x 0=x ,y 0=2y .又M 在圆x 2+y 2=25上,所以x 20+y 20=25,即x 2+4y 2=25,x 225+4y 225=1,所以线段MD 的中点P 的轨迹方程是x 225+4y 225=1.故选B.6.设D 为椭圆y 25+x 2=1上任意一点,A (0,-2),B (0,2),延长AD 至点P ,使得|PD |=|BD |,则点P 的轨迹方程为________.解析:设点P 坐标为(x ,y ).因为D 为椭圆y 25+x 2=1上任意一点,且A ,B 为椭圆的焦点,所以|DA |+|DB |=2 5.又|PD |=|BD |,所以|P A |=|PD |+|DA |=|DA |+|DB |=25,所以x 2+(y +2)2=25,所以x 2+(y +2)2=20,所以点P 的轨迹方程为x 2+(y +2)2=20.答案:x 2+(y +2)2=207.在平面直角坐标系中,O 为坐标原点,A (1,0),B (2,2),若点C 满足OC →=OA →+t (OB →-OA →),其中t ∈R ,则点C 的轨迹方程是________.解析:设C (x ,y ),则OC →=(x ,y ),OA →+t (OB →-OA →)=(1+t ,2t ),所以⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =2t ,消去参数t ,得点C 的轨迹方程为y =2x -2.答案:y =2x -28.△ABC 的顶点A (-5,0),B (5,0),△ABC 的内切圆圆心在直线x =3上,则顶点C 的轨迹方程是________.解析:如图,△ABC 与内切圆的切点分别为G ,E ,F .则|AG |=|AE |=8,|BF |=|BG |=2,|CE |=|CF |, 所以|CA |-|CB |=8-2=6.根据双曲线定义,所求轨迹是以A ,B 为焦点,实轴长为6的双曲线的右支,轨迹方程为x 29-y 216=1(x >3).答案:x 29-y 216=1(x >3)9.如图所示,已知圆A :(x +2)2+y 2=1与点B (2,0),分别求出满足下列条件的动点P 的轨迹方程.(1)△P AB 的周长为10;(2)圆P 与圆A 外切,且过B 点(P 为动圆圆心);(3)圆P 与圆A 外切,且与直线x =1相切(P 为动圆圆心).解:(1)根据题意,知|PA |+|PB |+|AB |=10,即|P A |+|PB |=6>4=|AB |,故P 点的轨迹是椭圆,且2a =6,2c =4,即a =3,c =2,b = 5.因此其轨迹方程为x 29+y 25=1(y ≠0).(2)设圆P 的半径为r ,则|P A |=r +1,|PB |=r , 因此|P A |-|PB |=1.由双曲线的定义知,P 点的轨迹为双曲线的右支,且2a =1,2c =4,即a =12,c =2,b =152,因此其轨迹方程为4x 2-415y 2=1⎝ ⎛⎭⎪⎫x ≥12. (3)依题意,知动点P 到定点A 的距离等于到定直线x =2的距离,故其轨迹为抛物线,且开口向左,p =4.因此其轨迹方程为y 2=-8x .10.已知动圆P 恒过定点⎝ ⎛⎭⎪⎫14,0,且与直线x =-14相切.(1)求动圆P 圆心的轨迹M 的方程;(2)在正方形ABCD 中,AB 边在直线y =x +4上,另外C ,D 两点在轨迹M 上,求该正方形的面积.解:(1)由题意得动圆P 的圆心到点⎝ ⎛⎭⎪⎫14,0的距离与它到直线x =-14的距离相等,所以圆心P 的轨迹是以⎝ ⎛⎭⎪⎫14,0为焦点,直线x =-14为准线的抛物线,且p =12,所以动圆P 圆心的轨迹M 的方程为y 2=x . (2)由题意设CD 边所在直线方程为y =x +t . 联立⎩⎪⎨⎪⎧y =x +t ,y 2=x ,消去y ,整理得x 2+(2t -1)x +t 2=0.因为直线CD 和抛物线交于两点,所以Δ=(2t -1)2-4t 2=1-4t >0,解得t <14. 设C (x 1,y 1),D (x 2,y 2), 则x 1+x 2=1-2t ,x 1x 2=t 2. 所以|CD |=2[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]=2[(1-2t )2-4t 2]=2(1-4t ).又直线AB 与直线CD 之间的距离为|AD |=|t -4|2,|AD |=|CD |,所以2(1-4t )=|t -4|2,解得t =-2或t =-6,经检验t =-2和t =-6都满足Δ>0. 所以正方形边长|AD |=32或|AD |=52, 所以正方形ABCD 的面积S =18或S =50.[B 级 综合练]11.设过点P (x ,y )的直线分别与x 轴的正半轴和y 轴的正半轴交于A ,B 两点,点Q 与点P 关于y 轴对称,O 为坐标原点.若BP →=2P A →,且OQ →·AB →=1,则点P 的轨迹方程是( )A.32x 2+3y 2=1(x >0,y >0) B.32x 2-3y 2=1(x >0,y >0) C .3x 2-32y 2=1(x >0,y >0) D .3x 2+32y 2=1(x >0,y >0)解析:选A.设A (a ,0),B (0,b ),a >0,b >0.由BP →=2P A →,得(x ,y -b )=2(a -x ,-y ),即a =32x >0,b =3y >0.点Q (-x ,y ),故由OQ →·AB →=1,得(-x ,y )·(-a ,b )=1,即ax +by =1.将a =32x ,b =3y 代入ax +by =1,得所求的轨迹方程为32x 2+3y 2=1(x >0,y >0).12.若曲线C 上存在点M ,使M 到平面内两点A (-5,0),B (5,0)距离之差的绝对值为8,则称曲线C 为“好曲线”.以下曲线不是“好曲线”的是( )A .x +y =5B .x 2+y 2=9 C.x 225+y 29=1D .x 2=16y解析:选B.因为M 到平面内两点A (-5,0),B (5,0)距离之差的绝对值为8,所以M 的轨迹是以A (-5,0),B (5,0)为焦点的双曲线,方程为x 216-y 29=1.A 项,直线x +y =5过点(5,0),满足题意,为“好曲线”;B 项,x 2+y 2=9的圆心为(0,0),半径为3,与M 的轨迹没有交点,不满足题意;C 项,x 225+y 29=1的右顶点为(5,0),满足题意,为“好曲线”;D 项,方程代入x 216-y 29=1,可得y -y 29=1,即y 2-9y +9=0,所以Δ>0,满足题意,为“好曲线”.13.(2021·四川成都石室中学模拟)已知两定点F 1(-1,0),F 2(1,0)和一动点P ,给出下列结论:①若|PF 1|+|PF 2|=2,则点P 的轨迹是椭圆; ②若|PF 1|-|PF 2|=1,则点P 的轨迹是双曲线; ③若|PF 1||PF 2|=λ(λ>0,且λ≠1),则点P 的轨迹是圆;④若|PF 1|·|PF 2|=a 2(a ≠0),则点P 的轨迹关于原点对称;⑤若直线PF 1与PF 2的斜率之积为m (m ≠0),则点P 的轨迹是椭圆(除长轴两端点).其中正确的是________.(填序号)解析:对于①,由于|PF 1|+|PF 2|=2=|F 1F 2|,所以点P 的轨迹是线段F 1F 2,故①不正确.对于②,由于|PF 1|-|PF 2|=1,故点P 的轨迹是以F 1,F 2为焦点的双曲线的右支,故②不正确.对于③,设P (x ,y ),由题意得(x +1)2+y 2(x -1)2+y 2=λ,整理得(1-λ2)x 2+(1-λ2)y 2+(2+2λ2)x +1-λ2=0.因为λ>0,且λ≠1,所以x 2+y 2+(2+2λ2)1-λ2x +1-λ21-λ2=0,所以点P 的轨迹是圆,故③正确.对于④,设P (x ,y ),则|PF 1|·|PF 2|=(x +1)2+y 2·(x -1)2+y 2=a 2.又点P (x ,y )关于原点的对称点为P ′(-x ,-y ),因为(-x +1)2+(-y )2·(-x -1)2+(-y )2=(x +1)2+y 2·(x -1)2+y 2=a 2,所以点P ′(-x ,-y )也在曲线(x +1)2+y 2·(x -1)2+y 2=a 2上,即点P 的轨迹关于原点对称,故④正确.对于⑤,设P (x ,y ),则k PF 1=y x +1,k PF 2=y x -1,由题意得k PF 1·k PF 2=y x +1·yx -1=y 2x 2-1=m (m ≠0),整理得x 2-y 2m =1,此方程不一定表示椭圆,故⑤不正确. 综上,正确结论的序号是③④. 答案:③④14.如图,已知椭圆C :x 218+y 29=1的短轴端点分别为B 1,B 2,点M 是椭圆C 上的动点,且不与B 1,B 2重合,点N 满足NB 1⊥MB 1,NB 2⊥MB 2.(1)求动点N 的轨迹方程;(2)求四边形MB 2NB 1面积的最大值.解:(1)方法一:设N (x ,y ),M (x 0,y 0)(x 0≠0). 由题知B 1(0,-3),B 2(0,3), 所以k MB 1=y 0+3x 0,k MB 2=y 0-3x 0.因为MB 1⊥NB 1,MB 2⊥NB 2, 所以直线NB 1:y +3=-x 0y 0+3x ,①直线NB 2:y -3=-x 0y 0-3x ,② ①×②得y 2-9=x 20y 20-9x 2.又因为x 2018+y 209=1,所以y 2-9=18⎝ ⎛⎭⎪⎫1-y 209y 20-9x 2=-2x 2,整理得动点N 的轨迹方程为y 29+x 292=1(x ≠0).方法二:设N (x ,y ),M (x 0,y 0)(x 0≠0). 由题知B 1(0,-3),B 2(0,3), 所以k MB 1=y 0+3x 0,k MB 2=y 0-3x 0.因为MB 1⊥NB 1,MB 2⊥NB 2, 所以直线NB 1:y +3=-x 0y 0+3x ,①直线NB 2:y -3=-x 0y 0-3x ,② 联立①②,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =y 20-9x 0,y =-y 0.又x 2018+y 209=1,所以x =-x 02,故⎩⎪⎨⎪⎧x 0=-2x ,y 0=-y ,代入x 2018+y 209=1,得y 29+x 292=1. 所以动点N 的轨迹方程为y 29+x 292=1(x ≠0).方法三:设直线MB 1:y =kx -3(k ≠0), 则直线NB 1:y =-1k x -3,①直线MB 1与椭圆C :x 218+y 29=1的交点M 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12k 2k 2+1,6k 2-32k 2+1. 则直线MB 2的斜率为k MB 2=6k 2-32k 2+1-312k 2k 2+1=-12k .所以直线NB 2:y =2kx +3.②由①②得点N 的轨迹方程为y 29+x 292=1(x ≠0).(2)由(1)方法三得直线NB 1:y =-1k x -3,① 直线NB 2:y =2kx +3,②联立①②解得x =-6k2k 2+1,即x N =-6k2k 2+1,故四边形MB 2NB 1的面积S =12|B 1B 2|(|x M |+|x N |)=3×⎝ ⎛⎭⎪⎫12|k |2k 2+1+6|k |2k 2+1=54|k |2k 2+1=542|k |+1|k |≤2722,当且仅当|k |=22时,S 取得最大值2722.[C 级 提升练]15.在平面直角坐标系xOy 中取两个定点A 1(-6,0),A 2(6,0),再取两个动点N 1(0,m ),N 2(0,n ),且mn =2.(1)求直线A 1N 1与A 2N 2的交点M 的轨迹C 的方程;(2)过R (3,0)的直线与轨迹C 交于P ,Q 两点,过点P 作PN ⊥x 轴且与轨迹C 交于另一点N ,F 为轨迹C 的右焦点,若RP →=λRQ →(λ>1),求证:NF →=λFQ →.解:(1)依题意知,直线A 1N 1的方程为y =m6(x +6),①直线A 2N 2的方程为y =-n6(x -6),②设M (x ,y )是直线A 1N 1与A 2N 2的交点,①×②得y 2=-mn6(x 2-6),又mn =2,整理得x 26+y 22=1.故点M 的轨迹C 的方程为x 26+y 22=1.(2)证明:设过点R 的直线l :x =ty +3,P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则N (x 1,-y 1),由⎩⎨⎧x =ty +3,x 26+y 22=1,消去x ,得(t 2+3)y 2+6ty +3=0,(*) 所以y 1+y 2=-6t t 2+3,y 1y 2=3t 2+3.由RP →=λRQ →,得(x 1-3,y 1)=λ(x 2-3,y 2),故x 1-3=λ(x 2-3),y 1=λy 2, 由(1)得F (2,0),要证NF →=λFQ →,即证(2-x 1,y 1)=λ(x 2-2,y 2), 只需证2-x 1=λ(x 2-2),只需证x 1-3x 2-3=-x 1-2x 2-2,即证2x 1x 2-5(x 1+x 2)+12=0,又x 1x 2=(ty 1+3)(ty 2+3)=t 2y 1y 2+3t (y 1+y 2)+9,x 1+x 2=ty 1+3+ty 2+3=t (y 1+y 2)+6,所以2t 2y 1y 2+6t (y 1+y 2)+18-5t (y 1+y 2)-30+12=0,即2t 2y 1y 2+t (y 1+y 2)=0,而2t 2y 1y 2+t (y 1+y 2)=2t 2·3t 2+3-t ·6tt 2+3=0成立,得证.。