对一道考试题所涉及的圆的性质的讨论

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(1)求点E的轨迹方程。
(2)过点M(1,0)的直线与点E的轨迹交于A,B两点(A在x轴上方),问在x轴正半轴上是否存在定点N,使得x轴平分∠ANB? 若存在,请求出点N的坐标;若不存在,请说明理由。
这是我校高二年级月考的一道题。下面讨论的是此题第(2)问的更为一般的情况。
命题:圆C的半径为r,M、N是射线CD上两点(M在圆内),过点M作直线交圆C于A、B两点,当CD为∠ANB的平分线时,CM和CN之积等于r2。
此命题的逆命题也成立。

证明:以C为原点、CD所在直线为x轴建立直角坐标系,则圆C的方程为:x2+y2=r2,设M(m,0),N(n,0),A(x1,y1),B(x2,y2).
设AB的方程为:y=k(x-m)
将y=k(x-m)代入圆C的方程,整理得:(1+k2)x2-2mk2x+(k2m2-r2)=0
由韦达定理得:x1+x2=2mk2/(1+k2),x1x2=(k2m2-r2)/(1+k2)
CN为∠ANB的平分线,则有kAN+kBN=0,故有:y1/(x1-n)+y2/(x2-n)=0
将y1=k(x1-m),y2=k(x2-m)代入上式,整理得:2x1x2-(m+n)( x1+x2)+2mn=0
代入韦达定理,整理,得:mn=r2.
当AB⊥x轴时,射线CD上任一异于M的点N均满足“CN为∠ANB的平分线”的要求,自然也存在满足题设要求的点N。
另:当M点位于圆外时,当CM和CN之积等于r2时,过点N垂直于CD的直线平分∠ANB.
命题1的结论还可以由圆推广到椭圆、双曲线和抛物线。
在平面直角坐标系中,椭圆x2/a2+y2/b2=1(a>b>0),M、N是x轴正半轴上两点(M 在椭圆内),M(m,0),N(n,0),过M的直线交椭圆于A、B两点,当x轴平分∠ANB时,mn=a2.
在平面直角坐标系中,椭圆x2/a2+y2/b2=1(a>b>0),M、N是y轴正半轴上两点(M 在椭圆内),M(0,m),N(0,n),过M的直线交椭圆于A、B两点,当y轴平分∠ANB时,mn=b2.
在平面直角坐标系中,双曲线x2/a2-y2/b2=1(a>0,b>0),M、N是x轴正半轴上两点,M(m,0),N(n,0),m>a,过M的直线交双曲线于A、B两点,当x轴平分∠ANB时,mn=a2.
在平面直角坐标系中,双曲线x2/a2-y2/b2=1(a>0,b>0),M、N是y轴正半轴上两点,M(0,m),N(0,n),过M的直线交双曲线于A、B两点.当y轴平分∠ANB(或其外角)时,mn=b2.
注:椭圆与双曲线的结论基本一致。
在平面直角坐标系中,抛物线y2=2px(p>0),M、N是x轴上两点(M 在x轴正半轴),M(0,m),N(0,n),过M的直线交抛物线于A、B两点,当x轴平分∠ANB时,m+n=0.
这些命题的证明与前面的关于圆的讨论类似。