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Algebra · real student question

曲线 C 过原点,C 上每一点的横坐标都大于 −1,且 C 上每一点到 F(1, 0) 的距离与到直线 x = a(a < 0)的距离之积都等于 1。求 a。

Question

曲线 CC 过原点 OO。CC 上每一点都满足 x>−1x>-1,且对 CC 上任一点 PP,PP 到 F(1,0)F(1,0) 的距离与 PP 到直线 x=ax=a(其中 a<0a<0)的距离之积都等于 11。求 aa 的值。

Step-by-step solution

  1. 先把两段距离用代数式写出来。 对点 P(x,y)P(x,y),

    ∣PF∣=(x−1)2+y2,dist⁡(P, x=a)=∣x−a∣|PF|=\sqrt{(x-1)^{2}+y^{2}},\qquad \operatorname{dist}(P,\ x=a)=|x-a|

    曲线整个位于那条竖直线的右侧(它上面的点满足 x>−1x>-1,而 a<0a<0),所以 x−a>0x-a>0,绝对值可以去掉:

    (x−1)2+y2 (x−a)=1\sqrt{(x-1)^{2}+y^{2}}\,(x-a)=1

  2. 用题目给出的那个具体点。 这个条件对 CC 上每一个点都成立,而题中真正点名的点只有原点。把 x=0x=0、y=0y=0 代进去,就把一个“处处成立”的条件变成了关于 aa 的一个方程——这正是本题的关键思路。

  3. 代入原点。

    (0−1)2+02⋅(0−a)=1⟹1⋅(−a)=1\sqrt{(0-1)^{2}+0^{2}}\cdot(0-a)=1\quad\Longrightarrow\quad 1\cdot(-a)=1

  4. 解出 a。

    −a=1⟹a=−1-a=1\quad\Longrightarrow\quad a=-1

    这与题设条件 a<0a<0 相符 ✓。

    a=−1\boxed{a=-1}

  5. 回头检查那个符号假设。 当 a=−1a=-1 时直线是 x=−1x=-1,而题目说 CC 上每一点都满足 x>−1x>-1,于是处处有 x−a=x+1>0x-a=x+1>0,前面去掉绝对值是合法的 ✓。因此曲线的方程是

    (x−1)2+y2 (x+1)=1\sqrt{(x-1)^{2}+y^{2}}\,(x+1)=1

    两边平方得 (x+1)2[(x−1)2+y2]=1(x+1)^{2}\left[(x-1)^{2}+y^{2}\right]=1。

  6. 验证原点确实在这条曲线上。 在 (0,0)(0,0) 处:(1)2[1+0]=1(1)^{2}\left[1+0\right]=1 ✓,可见推出来的方程确实经过 OO,从而确认了 aa 的值。

Answer

a=−1a=-1

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