问题 解答题
已知椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)过点A(a,0),B(0,b)的直线倾斜角为
6
,原点到该直线的距离为
3
2

(1)求椭圆的方程;
(2)斜率小于零的直线过点D(1,0)与椭圆交于M,N两点,若
MD
=2
DN
求直线MN的方程;
(3)是否存在实数k,使直线y=kx+2交椭圆于P、Q两点,以PQ为直径的圆过点D(1,0)?若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由.
答案

(1)由点A(a,0),B(0,b)的直线倾斜角为

6
,可得
b
a
=
3
3

1
2
ab=
1
2
×
3
2
×
a2+b2
,得a=
3
,b=1,

∴椭圆方程是:

x2
3
+y2=1   (3分)

(2)设MN:x=ty+1(t<0)代入

x2
3
+y2=1,得(t2+3)y2+2ty-2=0,

设M(x1,y1),N(x2,y2),由

MD
=2
DN
,得y1=-2y2

由y1+y2=-y2=-

2t
t2+3
,y1y2=
-2
t2+3
    (6分)

得-2(

2t
t2+3
)2=
-2
t2+3
,∴t=-1,t=1(舍去)

直线MN的方程为:x=-y+1即x+y-1=0    (8分)

(3)将y=kx+2代入

x2
3
+y2=1,得(3k2+1)x2+12kx+9=0(*)

记P(x3,y3),Q(x4,y4),PQ为直径的圆过D(1,0),则PD⊥QD,即(x3-1)(x4-1)+y3y4=0,

又y3=kx3+2,y4=kx4+2,得(k2+1)x3x4+(2k-1)(x3+x4)+5=0       ①

又x3+x4=-

12k
3k2+1
,x3x4=
9
3k2+1
,代入①解得k=-
7
6
   (11分)

此时(*)方程△>0,∴存在k=-

7
6
,满足题设条件.      (12分)

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