从 $O$ 点发出两条射线 ${l_1},{l_2}$,已知直线 $l$ 分别交 ${l_1},{l_2}$ 于 $A,B$ 两点,且 ${S_{\triangle OAB}} = c$($c$ 为定值),记 $AB$ 中点为 $D$,$D$ 随着 $A,B$ 的运动构成轨迹 $\Gamma$.求证:
【难度】
【出处】
2012年北京大学保送生试题
【标注】
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    曲线与方程
  • 题型
    >
    解析几何
    >
    轨迹问题
  1. $D$ 的轨迹 $\Gamma$ 关于 $\angle AOB$ 的角平分线反射对称;
    标注
    • 知识点
      >
      解析几何
      >
      曲线与方程
    答案
    解析
    根据条件的对称性即得.
  2. 轨迹 $\Gamma$ 为双曲线.
    标注
    • 题型
      >
      解析几何
      >
      轨迹问题
    答案
    解析
    以 ${l_1},{l_2}$ 的角平分线所在直线为 $x$ 轴建立如图所示的直角坐标系.设 $\angle AOx = \angle BOx = \alpha $,$OA = a,OB = b$,$X\left( {x,y} \right)$,
    则$${S_{\Delta OAB}} = \dfrac{1}{2}ab\sin 2\alpha = c,$$所以 $ab = \dfrac{{2c}}{{\sin 2\alpha }}$.
    因为 $ A\left( {a\cos \alpha ,a\sin \alpha } \right),B\left( {b\cos \alpha , - b\sin \alpha } \right)$,所以$$\begin{cases}x = \dfrac{{a\cos \alpha + b\cos \alpha }}{2}, \\ y = \dfrac{{a\sin \alpha - b\sin \alpha }}{2}, \end{cases}$$所以$$\begin{cases}\dfrac{x}{{\cos \alpha }} = \dfrac{{a + b}}{2}, \\ \dfrac{y}{{\sin \alpha }} = \dfrac{{a - b}}{2}.\end{cases}$$两式平方相减得 $\dfrac{{{x^2}}}{{{{\cos }^2}\alpha }} - \dfrac{{{y^2}}}{{{{\sin }^2}\alpha }} = ab = \dfrac{{2c}}{{\sin 2\alpha }}$,
    所以,$X$ 的轨迹为双曲线(的一支),且关于 $\angle AOB$ 的角平分线反射对称.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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