Question

已知雙曲線C：（a＞0，b＞0）
（1）若a=4，b=3，過點P（6，3）的動直線l與雙曲線C相交與不同兩點A，B時，在線段AB上取點Q，滿足，求證點Q總在某定直線上．
（2）在雙曲線C：（a＞0，b＞0），過雙曲線外一點P（m，n）的動直線l與雙曲線C相交與不同兩點A，B時，在線段AB上取點Q，滿足，則點Q在哪條定直線上？
（3）試將該結論推廣至其它圓錐曲線上，證明其中的一種情況，并猜想該直線具有的性質．

Answer 1

解：（1）由題意得雙曲線C的方程為 ．

設點Q、A、B的坐標分別為（x，y），（x₁，y₁），（x₂，y₂）．
由題設知 均不為零，記 ，則λ＞0且λ≠1
又A，P，B，Q四點共線，從而
于是 ，，，
從而 ①，②，
又點A、B在橢圓C上，即 ③， ④，
①×9-②×16并結合③、④得9x-8y=24，
即點Q（x，y）總在定直線9x-8y=24上．
（2）類似于（1）可得結論：在雙曲線C：（a＞0，b＞0），過雙曲線外一點P（m，n）的動直線l與雙曲線C相交與不同兩點A，B時，在線段AB上取點Q，滿足，
得出點Q在定直線b²mx-a²ny=a²b²上；
（3）該結論推廣至其它橢圓上，有：
在橢圓C：（a＞0，b＞0），過橢圓外一點P（m，n）的動直線l與橢圓C相交與不同兩點A，B時，在線段AB上取點Q，滿足，得出點Q在定直線b²mx+a²ny=a²b²上；
類似于（1）得：
于是 ，，，
從而 ①，②，
又點A、B在橢圓C上，即 ③， ④，
①×b²+②×a²并結合③、④得b²mx+a²ny=a²b²，
即點Q（x，y）總在定直線b²mx+a²ny=a²b²上．
分析：（1）a=4，b=3，可得雙曲線的方程．欲證點Q總在某定直線上，所以先設點Q的坐標為變量（x，y），點A、B的坐標分別為參數（x₁，y₁）、（x₂，y₂），然后根據已知條件可變形得 ，設其比值為λ則有 、，此時利用定比分點定理可得A、B、P三點橫坐標關系及縱坐標關系，同時可得A、B、Q三點橫坐標關系及縱坐標關系，又因為點A、B的坐標滿足雙曲線方程，再利用已得關系式可整體替換，同時消去參數λ，最后得到變量x、y的關系式，則問題得證．
（2）類似于（1）可得結論：在雙曲線C：（a＞0，b＞0），過雙曲線外一點P（m，n）的動直線l與雙曲線C相交與不同兩點A，B時，在線段AB上取點Q，滿足，得出點Q在那條定直線上；
（3）該結論推廣至其它橢圓上，有：在橢圓C：（a＞0，b＞0），過橢圓外一點P（m，n）的動直線l與橢圓C相交與不同兩點A，B時，在線段AB上取點Q，滿足，得出點Q在定直線b²mx+a²ny=a²b²上．
點評：本題綜合考查雙曲線性質與定比分點定理，同時考查構造消元處理方程組的能力．