问题 解答题

设A、B是椭圆3x2+y2=λ上的两点,点N(1,3)是线段AB的中点,线段AB的垂直平分线与椭圆相交于C、D两点,

(Ⅰ)确定λ的取值范围,并求直线AB的方程;

(Ⅱ)试判断是否存在这样的λ,使得A、B、C、D四点在同一个圆上?并说明理由。

答案

解:(Ⅰ)依题意,可设直线AB的方程为y=k(x-1),

代入,整理得, ①

是方程①的两个不同的根,

, ②

由N(1,3)是线段AB的中点,得

,解得k=-1,

代入②得,λ>12,

即λ的取值范围是(12,+∞),

于是,直线AB的方程为y-3=-(x-1),即x+y-4=0。

(Ⅱ)∵CD垂直平分AB,

∴直线CD的方程为y-3=x-1,即x-y+2=0,

代入椭圆方程,整理得

又设,CD的中点为是方程③的两根,

,即

于是由弦长公式可得, ④

将直线AB的方程x+y-4=0,

代入椭圆方程得, ⑤

同理可得, ⑥

∵当λ>12时,

∴|AB|<|CD|,

假设存在λ>12,使得A、B、C、D四点共圆,则CD必为圆的直径,点M为圆心,

点M到直线AB的距离为, ⑦

于是,由④、⑥、⑦式和勾股定理可得,

故当λ>12时,A、B、C、D四点均在以M为圆心,为半径的圆上。

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