1. 分析选项A,确定点T的轨迹在特定范围内的类型
由折叠的对称性可知,折痕 PQ 是线段 M′M 的垂直平分线,因此对于折痕 PQ 上的任意一点 T,有 ∣TM∣=∣TM′∣。
因为 T 在直线 M′C 上,且当 −2−r<m<−2+r 时,点 M(m,0) 在圆 C(圆心为 C(−2,0),半径为 r)内部(即距离 ∣CM∣=∣m+2∣<r),
所以点 T 必在线段 M′C 上。
从而有 ∣TC∣+∣TM′∣=∣CM′∣=r。
代入 ∣TM′∣=∣TM∣ 可得 ∣TC∣+∣TM∣=r。
又因为 M 在圆内,有 ∣CM∣<r,即 ∣TC∣+∣TM∣=r>∣CM∣。
根据椭圆的定义,点 T 的轨迹是以 C 和 M 为焦点的椭圆,故A正确。
2. 分析选项B,求解特定参数下的轨迹方程
当 r=1,m=2 时,点 M(2,0) 在圆 C 外,
此时 T 必在线段 M′C 的延长线或反向延长线上,则 ∣∣TC∣−∣TM′∣∣=∣CM′∣=r=1,
由于 ∣TM′∣=∣TM∣,所以 ∣∣TC∣−∣TM∣∣=1。
又因为此时焦距 2c=∣CM∣=∣2−(−2)∣=4>r=1,
根据双曲线的定义,点 T 的轨迹是以 C(−2,0),M(2,0) 为焦点的双曲线,
其实半轴 a = rac{r}{2} = rac{1}{2},半焦距 c=2,
虚半轴平方 b^2 = c^2 - a^2 = 4 - rac{1}{4} = rac{15}{4},
所以轨迹方程为 41x2−415y2=1,即 4x2−154y2=1。
选项B中轨迹方程错误,故B错误。
3. 分析选项C,确定离心率的取值范围
当 m=2,1⩽r⩽2 时,由上述分析可知轨迹为双曲线,且半焦距 c=2 不变,
实半轴为 a=2r,
所以离心率 e=ac=2r2=r4。
因为 1⩽r⩽2,
所以 2⩽r4⩽4,即 e∈[2,4],故C正确。
4. 分析选项D,用坐标法求三角形面积并判断是否为定值
当 r=22,m=2 时,轨迹为双曲线,其中 a=2,c=2,
则 b2=c2−a2=4−2=2。
轨迹方程为 x2−y2=2。
设轨迹上任一点为 S(p,q),则 p2−q2=2。
过 S 作直线 y=x 的垂线 SN,由于直线的斜率为 1,垂线斜率为 −1,
垂线 SN 的方程为 y−q=−(x−p),即 x+y=p+q。
联立 {x+y=p+qy=x 解得垂足 N(2p+q,2p+q)。
利用距离公式,有:
|ON| = \sqrt{\left(\dfrac{p+q}{2}\right)^2 + \left(\dfrac{p+q}{2}
ight)^2} = \dfrac{\sqrt{2}}{2}|p+q|,
∣SN∣=12+(−1)2∣p−q∣=2∣p−q∣。
由于 △SON 是直角三角形(∠SNO=90∘),
其面积 S△SON=21∣ON∣⋅∣SN∣=21⋅22∣p+q∣⋅2∣p−q∣=41∣p2−q2∣。
因为 p2−q2=2,代入可得 S△SON=41×2=21 为定值,故D正确。