Question

設(shè)常數(shù)a＞0，對x₁，x₂∈R，P（x，y）是平面上任意一點，定義運算“?”：x₁?x₂=（x₁+x₂）²-（x₁-x₂）²，d1(P)=

1

2

x?x+y?y

，d2(P)=

1

2

(x-a)?(x-a)

．
（1）若x≥0，求動點P(x，

x?a

)的軌跡C；
（2）計算d₁（P）和d₂（P），并說明其幾何意義；
（3）在（1）中的軌跡C中，是否存在兩點A₁，A₂，使之滿足d1(A1)=

a

d2(A1)且d1(A2)=

a

d2(A2)？若存在，求出a的取值范圍，并請求出d₁（A₁）+d₁（A₂）的值；若不存在，請說明理由．

Answer 1

分析：（1）由新定義運算“?”：x₁?x₂=（x₁+x₂）²-（x₁-x₂）²，，化簡

x?a

即可求得；（2）利用新定義運算進(jìn)行化簡，借助于函數(shù)關(guān)系說明其幾何意義；（3）把探索型命題轉(zhuǎn)化為封閉型命題求解．

解答：解：（1）由y=

x?a

=

(x+a)2-(x-a)2

=

4ax

，
可知：y²=4ax（x≥0，y≥0），所以軌跡C為拋物線y²=4ax（x≥0，y≥0）在第一象限內(nèi)的部分（包括原點）；
（2）d₁（P）=

1

2

x?x+y?y

=

1

2

4x2+4y2

=

x2+y2

，
d₂（P）=

1

2

4(x-a)2

=|x-a|，
分別表示P點到原點和到直線x=a的距離；
（3）設(shè)若存在為A₁（x₁，y₁）A₂（x₂，y₂），則由d₁（A₁）=

a

d2(A1）且d₁（A₂）=

a

d2(A2）
得

x12+y12 = a |x1-a x12+y22 = a |x2-a

，即

x12+4ax1=a(x12-2ax1+a2) x22+4ax2=a(x22-2ax2+a2)

，即

(a-1)x12-(4a+2a2)x1+a3=0 (a-1)x22-(4a+2a2)x2+a3=0

，
所以x₁、x₂是方程（a-1）x²-（4a+2a²）x+a³=0的兩個根．…2分
要使A₁，A₂存在，必須

△＞0 x1+x2＞0 x1x2＞0

＜br/＞，即

(4a+2a2)2-4(a-1)a3＞0 4a+2a2 a-1 ＞0 a3 a-1 ＞0

，所以必須a＞1
當(dāng)a＞1時，由于（x₁-a）（x₂-a）=x₁x₂-a（x₁+x₂）+a²=

a3

a-1

-a

4a+2a2

a-1

+a2=
 
=

a3-4a2-2a3+a3-a2

a-1

=

-5a2

a-1

＜0，即x₁-a與x₂-a異號．
所以d₁（A₁）+d₁（A₂）=

a

(|x1-a|+|x2-a|）=

a

|(x1-a)-(x2-a）|=

a

(2a2+4a)2 (a-1)2 - 4a3 a-1

=

2a a

a-1

5a+4

．…2分

點評：本題是新定義運算題，解題的關(guān)鍵是理解新定義運算，并進(jìn)行化簡．探索型問題通常是假設(shè)存在轉(zhuǎn)化為封閉型命題解決．