1)设M(x1,y1),N(x2,y2),MN中点(xo,yo)
则xo=(x1+x2)/2,yo=(y1+y2)/2
对方程x^2/25+y^2/9=1
两边关于x求导,注意到y是x的函数有
2x/25+2yy'/9=0
知椭圆上任意一点斜率(存在时)为
k=y'=-(9/25)x/y.(1)
则MP,NP方程可写为
MP:y=-(9/25)(x1/y1)(x-x1)+y1.(2)
NP:y=-(9/25)(x2/y2)(x-x2)+y2.(3)
又M,N在椭圆上有
x1^2/25+y1^2/9=1.(4)
x2^2/25+y2^2/9=1.(5)
则两直线方程整理后可改写为
MP:y=-(9/25)(x1/y1)x+9/y1.(6)
NP:y=-(9/25)(x2/y2)x+9/y2.(7)
联立(6)(7)解得两切线交点P坐标(xP,yP)有
xP=25(y1-y2)/(x2y1-x1y2),yP=9(x2-x1)/(x2y1-x1y2)
又P在直线l:5x-7y-70=0上,将(xP,yP)代入l方程整理有
70(x2y1-x1y2)=125(y1-y2)+63(x1-x2).(8)
直线MN方程可写为
y=k(MN)(x-xo)+yo
即 y=[(y1-y2)/(x1-x2)][x-(x1+x2)/2]+(y1+y2)/2.(9)
整理有
y=[(y1-y2)/(x1-x2)]x-(x2y1-x1y2)/(x1-x2).(10)
将(8)式中x2y1-x1y2代入(10)整理可得MN方程
y=[(y1-y2)/(x1-x2)][x-(125/70)]-63/70.(11)
发现MN过一定点Q(125/70,-63/70),即Q(25/14,-9/10),易检验当MN或切线斜率不存在时,MN亦过此定点.
2)易知直线l斜率为k(l)=5/7
由(4)(5)相减得
k(MN)=(y1-y2)/(x1-x2)=-(9/25)(x1+x2)/(y1+y2)=-(9/25)(xo/yo)=5/7
解得 xo/yo=-125/63.(12)
由(11)式有
yo=(5/7)[xo-(125/70)]-63/70.(13)
注意到二元一次方程组(12)(13)中xo,yo的系数不成比例,因此,其若有解,则解必唯一.
不难发现(xQ,yQ)恰满足该方程组,因此有 xo=xQ,yo=yQ
即Q为MN中点,得证.