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  • 橢圓定點,向量積為定值的問題

    橢圓定點,向量積為定值的問題
    過平面內(nèi)一定點L(m,n)作一直線y=kx+b交橢圓X^2/A+Y^2/B=1于兩點P,Q,那么在平面內(nèi)是否有一點T(t,r)使得TP,TQ向量積為定值?該定值為多少?T點坐標多少?
    補充:我認為存在這樣一個點,因為當L在X軸上和Y軸上時這個結(jié)論都成立,而且我成功證明了,但是我不知道當L不在X、Y軸上該點是否存在.求大神證明,㊣好加分.
    數(shù)學人氣:394 ℃時間:2020-06-26 14:42:44
    優(yōu)質(zhì)解答
    郭敦顒回答:
    不用把問題說得那么復雜,只需說平面內(nèi)有兩點P(x1,y1),Q(x2,y2),
    那么在平面內(nèi)是否有一點T(t,r)使得TP,TQ向量積為定值d?
    所說TP,TQ的向量積為標積(也叫點積),按定義,
    向量TP•向量TQ=TP×TQ×cosθ,θ為TP與TQ的夾角,
    TP×TQ×cosθ=d為定值.
    應有Rt⊿TPQ,∠TPQ=90°,斜邊TQ=C,直角邊TP=a,PQ=b,則
    ∠QTP=θ,cosθ=a/C
    TP×TQ×cosθ= aC×a/C=a²,
    ∴a²=d,a=√d,C=√(a²+b²),
    ∴在平面內(nèi)存在點T(t,r)使得TP,TQ向量積為定值d,d的取值范圍是(0,∞),
    但點T(t,r)非唯一,而是4點:A(t1,r1),B(t2,r2),C(t3,r3),D(t4,r4),
    作PQ的垂線AB,CD,AB的中點為P,CD的中點為Q.點A、B、C、D的坐標值可求.大致明白了,兩個問題 1.為什么向量積是定值了,TPQ就是直角三角形了? 2.這些點用我題目所給的符號如何表示出來?或者說,t,r如何用已知符號表達?郭敦顒繼續(xù)回答:1為什么向量積是定值了,TPQ就是直角三角形了?按定義,向量TP•向量TQ=TP×TQ×cosθ,且θ為TP與TQ的夾角,TP×TQ×cosθ=d為定值。即有Rt⊿TPQ,使得a²=d。注意,定值關系的最簡表達式就是a²=d,可以這樣說:有“a²=d”必有“Rt⊿TPQ”。2.這些點用我題目所給的符號如何表示出來?或者說,t,r如何用已知符號表達?這問題就是進行換元的問題。具體而言就涉及到了直線方程和橢圓方程中的m、n、k、b、A、B的6個元,用這些符號表達t和r,在理論上沒什么困難,而實際操作上又很繁瑣,就交給出這題的人去解吧。
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