如图,给出定点A(a,0)(a>0,a≠1)和直线l:x=-1,B是直线l上的动点,∠BOA的角平分线交AB于点C.求点C的轨迹方程,并讨论方程表示的曲线类型与a值的关系.

问题描述:

如图,给出定点A(a,0)(a>0,a≠1)和直线l:x=-1,B是直线l上的动点,∠BOA的角平分线交AB于点C.求点C的轨迹方程,并讨论方程表示的曲线类型与a值的关系.

依题意,记B(-1,b)(b∈R),则直线OA和OB的方程分别为y=0和y=-bx.
设点C(x,y),
则有0≤x<a,由OC平分∠AOB,知点C到OA、OB距离相等.
根据点到直线的距离公式得|y|=

|y+bx|
1+b2
.①
依题设,点C在直线AB上,故有y=−
b
1+a
(x−a).

由x-a≠0,得b=−
(1+a)y
x−a
.

将②式代入①式得y2[1+
(1+a)2y2
(x−a)2
]=[y−
(1+a)xy
x−a
]2

整理得y2[(1-a)x2-2ax+(1+a)y2]=0.
若y≠0,则(1-a)x2-2ax+(1+a)y2=0(0<x<a);
若y=0,则b=0,∠AOB=π,点C的坐标为(0,0),满足上式.
综上得点C的轨迹方程为(1-a)x2-2ax+(1+a)y2=0(0≤x<a)
因为a≠0,所以
(x−
a
1−a
)
2
(
a
1−a
)
2
+
y2
a2
1−a
=1(0≤x<a).

由此知,当0<a<1时,方程③表示椭圆弧段;
当a>1时,方程③表示双曲线一支的弧段;