已知F1(-2,0)、F2(2,0),点P满足|PF1|-|PF2|=2,记点P的轨迹为E.(1)求E的

已知F1(-2,0)、F2(2,0),点P满足|PF1|-|PF2|=2,记点P的轨迹为E.

(1)求E的方程;

(2)若直线l过F2,且与轨迹E交于P、Q两点.

①无论直线l绕点F2如何转动,在x轴上总存在定点M(m,0),使MP⊥QM恒成立,求实数m的值.

②过P、Q作直线x=的垂线PA、QB,垂足分别是A、B,记λ=,求λ的取值范围.

答案

解:

(1)由|PF1|-|PF2|=2<|F1F2|知,点P的轨迹E是以F1、F2为焦点的双曲线右支,

由c=2,2a=2,∴b2=3,故轨迹E的方程为x2=1(x≥1).                       

(2)当直线l的斜率存在时,设直线方程为y=k(x-2),P(x1,y1),Q(x2,y2),与双曲线方程联立消y得(k2-3)x2-4k2x+4k2+3=0,

解得k2>3.                                          

①∵=(x1-m)(x2-m)+y1y2=(x1-m)(x2-m)+k2(x1-2)(x2-2)

=(k2+1)x1x2-(2k2+m)(x1+x2)+m2+4k2

=+m2+4k2

=+m2.                                                        

∵MP⊥MQ,∴=0,

故得3(1-m2)+k2(m2-4m-5)=0对任意的k2>3恒成立,

解得m=-1,∴当m=-1时,MP⊥MQ.

当直线l的斜率不存在时,由P(2,3)、Q(2,-3)及M(-1,0)知结论成立,

综上,当m=-1时,MP⊥MQ.                                                  

②∵a=1,c=2,直线x=是双曲线的右准线,                                     

由双曲线定义得:|PA|=|PF2|=|PF2|,|QB|=|QF2|,

方法一:λ=.

∵k2>3,∴0<,故<λ<,                                      

注意到直线的斜率不存在时,|PQ|=|AB|,此时λ=

综上,λ∈[).                                                        

方法二:设直线PQ的倾斜角为θ,

由于直线PQ与双曲线右支有两个交点,

<θ<,过Q作QC⊥PA,垂足为C,

则∠PQC=|-θ|,

∴λ=.                              

<θ<,得<sinθ≤1,故λ∈[).

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