椭圆 E 的左顶点为 A(−2,0)。
当直线 AB 的斜率存在且不为 0 时,设直线 AB 的方程为 y=k(x+2)(k=0)。
联立直线 AB 与椭圆方程: ⎩⎨⎧y=k(x+2)4x2+2y2=1
将 y 代入椭圆方程 x2+2y2=4 得: x2+2k2(x+2)2=4⟹(x+2)[(x−2)+2k2(x+2)]=0
因为点 B 异于点 A(−2,0),所以 x+2=0,解得: xB=1+2k22−4k2,yB=k(xB+2)=1+2k24k
即 B(1+2k22−4k2,1+2k24k)。
同理,因为 AC⊥AB,直线 AC 的斜率为 −k1,用 −k1 替换 k,可得点 C 的坐标为: xC=k2+22k2−4,yC=k2+2−4k
2. 求直线 $BC$ 的方程并证明其恒过定点
计算直线 BC 的斜率 kBC: kBC=xC−xByC−yB=k2+22k2−4−1+2k22−4k2k2+2−4k−1+2k24k
分子化简为: −4k(1+2k2)−4k(k2+2)=−12k(k2+1)
分母化简为: (2k2−4)(1+2k2)−(2−4k2)(k2+2)=8(k4−1)=8(k2−1)(k2+1)
故 kBC=8(k2−1)(k2+1)−12k(k2+1)=2(k2−1)−3k。
则直线 BC 的方程为: y−1+2k24k=2(k2−1)−3k(x−1+2k22−4k2)
令 y=0,解得: x=1+2k22−4k2+3(1+2k2)8(k2−1)=3(1+2k2)6−12k2+8k2−8=3(1+2k2)−2(1+2k2)=−32
此结果与参数 k 无关。
同理,当 AB 或 AC 中有一条直线斜率不存在(即垂直/水平)时,直线 BC 仍经过点 (−32,0)。
综上,直线 BC 恒过定点 (−32,0)。