[解析] (1)由題可得離心率eq \f(c,a)=eq \r(2),所以c=eq \r(2)a,
又因?yàn)閏2=a2+b2,所以a2=b2,
所以雙曲線方程為eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,a2)=1,
又因?yàn)殡p曲線過(guò)點(diǎn)A(2,1),所以eq \f(4,a2)-eq \f(1,a2)=1,解得a2=3,
所以雙曲線方程為eq \f(x2,3)-eq \f(y2,3)=1.
(2)設(shè)直線MN的方程為y=kx+m,M(x1,y1),N(x2,y2),
聯(lián)立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(y=kx+m,,\f(x2,3)-\f(y2,3)=1,))得(1-k2)x2-2kmx-m2-3=0,
則1-k2≠0得k2≠1,
Δ=4k2m2+4(1-k2)(m2+3)>0,得m2>3k2-3,
x1+x2=eq \f(2km,1-k2),x1x2=eq \f(-m2-3,1-k2),
y1+y2=k(x1+x2)+2m=eq \f(2k2m,1-k2)+2m=eq \f(2m,1-k2),
y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=eq \f(m2-3k2,1-k2),
因?yàn)锳M⊥AN,所以eq \(AM,\s\up6(→))·eq \(AN,\s\up6(→))=0,
所以(x1-2)(x2-2)+(y1-1)(y2-1)=0,
即x1x2-2(x1+x2)+4+y1y2-(y1+y2)+1=0,
所以eq \f(-m2-3,1-k2)+eq \f(-4km,1-k2)+4+eq \f(m2-3k2,1-k2)+eq \f(-2m,1-k2)+1=0,
所以1-2km-4k2-m=0即(1-2k-m)(2k+1)=0,
得1-2k-m=0或2k+1=0,
若1-2k-m=0,則直線MN的方程為y=kx+1-2k,
即y-1=k(x-2)過(guò)點(diǎn)A(2,1),不符合題意,
若2k+1=0,則k=-eq \f(1,2),滿足AM⊥AN,
綜上直線MN的斜率k為定值-eq \f(1,2).
名師點(diǎn)撥:圓錐曲線中定值問(wèn)題的特點(diǎn)及解法
1.特點(diǎn):待證幾何量不受動(dòng)點(diǎn)或動(dòng)線的影響而有固定的值.
2.解法:
(1)從特殊入手,求出定值,再證明這個(gè)值與變量無(wú)關(guān);
(2)引進(jìn)變量法:其解題流程為
【變式訓(xùn)練】
(2024·河北衡水中學(xué)綜合素養(yǎng)測(cè)評(píng))已知直線l1:y=2x和直線l2:y=-2x,過(guò)動(dòng)點(diǎn)E作平行l(wèi)2的直線交l1于點(diǎn)A,過(guò)動(dòng)點(diǎn)E作平行l(wèi)1的直線交l2于點(diǎn)B,且四邊形OAEB(O為原點(diǎn))的面積為4.
(1)求動(dòng)點(diǎn)E的軌跡方程;
(2)當(dāng)動(dòng)點(diǎn)E的軌跡的焦點(diǎn)在x軸時(shí),記軌跡為曲線E0,若過(guò)點(diǎn)M(1,0)的直線m與曲線E0交于P,Q兩點(diǎn),且與y軸交于點(diǎn)N,若eq \(NM,\s\up6(→))=λeq \(MP,\s\up6(→)),eq \(NM,\s\up6(→))=μeq \(MQ,\s\up6(→)),求證:λ+μ為定值.
[解析] (1)設(shè)E(x0,y0),過(guò)E(x0,y0)且平行l(wèi)2的直線方程為y-y0=-2(x-x0),
由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(y-y0=-2?x-x0?,,y=2x,))得交點(diǎn)A的橫坐標(biāo)為eq \f(2x0+y0,4),
所以|OA|=eq \r(1+22)eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(2x0+y0,4)))=eq \f(\r(5),4)|2x0+y0|,
E點(diǎn)到直線l1的距離為eq \f(|2x0-y0|,\r(5)),
所以四邊形OAEB的面積為eq \f(|2x0-y0|,\r(5))×eq \f(\r(5),4)|2x0+y0|=4,
即eq \f(x\\al(2,0),4)-eq \f(y\\al(2,0),16)=1或eq \f(y\\al(2,0),16)-eq \f(x\\al(2,0),4)=1,
故動(dòng)點(diǎn)E的軌跡方程為eq \f(x2,4)-eq \f(y2,16)=1或eq \f(y2,16)-eq \f(x2,4)=1.
(2)證明:由題知E0的方程為eq \f(x2,4)-eq \f(y2,16)=1,
設(shè)N(0,yN),P(x1,y1),Q(x2,y2),
當(dāng)直線m的斜率為0時(shí),N(0,0),
若P(-2,0),Q(2,0),由eq \(NM,\s\up6(→))=λeq \(MP,\s\up6(→)),eq \(NM,\s\up6(→))=μeq \(MQ,\s\up6(→)),知λ=-eq \f(1,3),μ=1,
所以λ+μ=eq \f(2,3);
若Q(-2,0),P(2,0),
由eq \(NM,\s\up6(→))=λeq \(MP,\s\up6(→)),eq \(NM,\s\up6(→))=μeq \(MQ,\s\up6(→)),知λ=1,μ=-eq \f(1,3),
所以λ+μ=eq \f(2,3);
當(dāng)直線m的斜率不為0時(shí),設(shè)直線m的方程為x=ty+1(顯然t≠0),
則Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,-\f(1,t))),即yN=-eq \f(1,t),
因?yàn)閑q \(NM,\s\up6(→))=λeq \(MP,\s\up6(→)),eq \(NM,\s\up6(→))=μeq \(MQ,\s\up6(→)),
所以(1,-yN)=λ(x1-1,y1),(1,-yN)=μ(x2-1,y2),
解得λ=-eq \f(yN,y1),u=-eq \f(yN,y2),λ+μ=-yNeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,y1)+\f(1,y2)))=-yN·eq \f(y1+y2,y1y2).
由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=ty+1,,4x2-y2=16,))消x并整理得(4t2-1)y2+8ty-12=0,
因?yàn)橹本€m與曲線E0有兩個(gè)交點(diǎn),
則在4t2-1≠0且判別式Δ>0時(shí)有y1+y2=eq \f(-8t,4t2-1)且y1y2=eq \f(-12,4t2-1)
所以λ+μ=eq \f(1,t)·eq \f(-8t,4t2-1)·eq \f(4t2-1,-12)=eq \f(2,3),
即證得λ+μ為定值eq \f(2,3).

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