1. 转化角相等条件为斜率关系
由于 P(2,3), Q(2,−3) 的横坐标均为 2,所以直线 PQ 垂直于 x 轴。
因为 A,B 位于直线 PQ 的两侧,且 ∠APQ=∠BPQ,
所以直线 PA 与 PB 的倾斜角互补,其斜率之和为 0。
设直线 PA 的斜率为 k (k=0),则直线 PB 的斜率为 −k。
2. 联立直线与椭圆方程并消元
设 A(x1,y1), B(x2,y2),
直线 PA 的方程为:y−3=k(x−2),即 y=k(x−2)+3。
联立直线 PA 方程与椭圆方程:
{y=k(x−2)+33x2+4y2=48
消去 y 整理得:
(3+4k2)x2+8(3k−2k2)x+16k2−48k−12=0
3. 利用韦达定理求得 $x_1$ 表达式
由于点 P(2,3) 在椭圆上,所以 x=2 是上述二次方程的一个实数根。
由根与系数的关系可得:
2+x1=3+4k216k2−24k
解得:
x1=3+4k28k2−24k−6
4. 利用对称性求得 $x_2$ 并计算两根的和与差
同理,用 −k 代替 k,可得 B 的横坐标:
x2=3+4k28k2+24k−6
由此计算可得:
x1+x2=3+4k216k2−12
x1−x2=3+4k2−48k
5. 计算 $AB$ 的斜率并求出定值
由于点 A 在直线 PA 上,点 B 在直线 PB 上,有:
y1=k(x1−2)+3, y2=−k(x2−2)+3
所以:
y1−y2=k(x1−2)+k(x2−2)=k(x1+x2−4)
将 x1+x2=3+4k216k2−12 代入上式得:
x1+x2−4=3+4k216k2−12−4(3+4k2)=3+4k2−24
故 y1−y2=3+4k2−24k
从而,直线 AB 的斜率为:
kAB=x1−x2y1−y2=3+4k2−48k3+4k2−24k=21
因此,直线 AB 的斜率为定值,其定值为 21。
答案直线 AB 的斜率是定值,定值为 21