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问题: 求轨迹方程

已知抛物线y^2=4x 从顶点O引两条互相垂直的直线交抛物线于A B 两点,求顶点O在直线AB上的投影M的轨迹

解答:

顶点O引两条互相垂直的直线y=kx,x=-ky交抛物线于A(4/k^2,4/k)和 B(4k^2,-4k) 两点。
直线AB的方程是 y=[k/(1-k^2)](x-4)。

以下用两种方法来解。

解法一(常规方法,但是很繁):
为方便,记 a=k/(1-k^2),则直线AB的方程是 y=a(x-4),
过顶点O与直线AB垂直的直线是 x=-ay,
两直线的交点M(4a^2/(1+a^2),-4a/(1+a^2))就是顶点O在直线AB上的投影。
从 x=4a^2/(1+a^2),y=-4a/(1+a^2)
消去 a 得到 M 的轨迹方程
x^2+y^2-4x=0,即 (x-2)^2+y^2=4,x>0(即好像是圆,但实际上有一点缺口)。

解法二(几何方法,很简单):
因为直线AB的方程是 y=[k/(1-k^2)](x-4),
所以直线AB必经过点 Q(4,0),
这样O在过Q点的直线上的投影M必在以OQ为直径的圆(x-2)^2+y^2=4上(不包括顶点O点)。