1. 设直线 $MN$ 方程并与椭圆方程联立,写出根与系数的关系
由 (1) 知 A1(−3,0),A2(3,0).
设 M(x1,y1),N(x2,y2),则 S(−x1,−y1).
依题意,设直线 MN 的方程为 x=my+n (m=0,n=0).
联立直线与椭圆方程:
⎩⎨⎧x=my+n9x2+5y2=1
消去 x 得 (5m2+9)y2+10mny+5n2−45=0.
由已知 Δ>0, 且有:
y1+y2=−5m2+910mn, y1y2=5m2+95(n2−9).
2. 利用三点共线列出点 $T$ 的坐标关系,求解 $OT$ 的斜率
设 T(x0,y0). 因为 T,S,A1 三点共线,
所以 x0+3y0=−x1−(−3)−y1−0=x1−3y1⟹y0x0+3=y1x1−3.
因为 T,N,A2 三点共线,
所以 x0−3y0=x2−3y2⟹y0x0−3=y2x2−3.
两式相加得:
y02x0=y1x1−3+y2x2−3=y1my1+n−3+y2my2+n−3=2m+(n−3)(y11+y21)
=2m+(n−3)y1y2y1+y2=2m+(n−3)⋅(−5(n2−9)10mn)=2m−n+32mn=n+36m
所以直线 OT 的斜率为 kOT=x0y0=3mn+3.
因此,直线 OT 的方程为 y=3mn+3x.
3. 求出直线 $OT$ 与 $MN$ 的交点 $R$ 的坐标,证明其在定直线上
联立直线 OT 与直线 MN 的方程:
⎩⎨⎧y=3mn+3xx=my+n
代入消元得 x=m(3mn+3x)+n⟹3x=(n+3)x+3n⟹nx=−3n.
因为直线 MN 不过原点,所以 n=0,从而得 x=−3.
所以,交点 R 恒在定直线 l:x=−3 上.
4. 寻找定点 $E$ 使 $\triangle RBE$ 的面积为定值,并计算定值
要使 △RBE 的面积为定值,其中 B(2,0),且点 R 在定直线 x=−3 上运动。
选择 E 为椭圆上满足 xE=2 的点,此时 BE⊥x 轴。
由于 BE 平行于定直线 x=−3,△RBE 以 BE 为底时,高为 B 到直线 x=−3 的距离,即 d=2−(−3)=5(恒定)。
将 xE=2 代入椭圆方程 9x2+5y2=1 得:
94+5y2=1⟹y2=925⟹y=±35.
取 E(2,35) 或 E(2,−35),则底边长 ∣BE∣=35,
此时 △RBE 的面积为:
S△RBE=21⋅∣BE∣⋅d=21×35×5=625.
故在曲线 C 上存在定点 E(2,±35),使得 △RBE 的面积为定值 625.
答案存在定点 E(2,±35),使得 △RBE 的面积为定值 625.