问题 解答题
已知椭圆E的方程为
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
,长轴是短轴的2倍,且椭圆E过点(
2
2
2
)
;斜率为k(k>0)的直线l过点A(0,2),
n
为直线l的一个法向量,坐标平面上的点B满足条件|
n
AB
|=|
n
|

(1)写出椭圆E方程,并求点B到直线l的距离;
(2)若椭圆E上恰好存在3个这样的点B,求k的值.
答案

(1)由题意得

a=2b
2
a2
+
1
2
b2
=1
解得a2=4,b2=1,

∴椭圆E方程为:

x2
4
+y2=1.

直线l的方程为y=kx+2,其一个法向量

n
=(k,-1),设点B的坐标为B(x0,y0),由
AB
=(x0y0-2)
|
n
AB
|=|
n
|
|kx0-y0+2|=
1+k2

∴B(x0,y0)到直线y=kx+2的距离为d=

|kx0-y0+2|
1+k2
=1.

(2)由(1)知,点B是椭圆E上到直线l的距离为1的点,即与直线l的距离为1的二条平行线与椭圆E恰好有三个交点.

设与直线l平行的直线方程为y=kx+t

y=kx+t
x2
4
+y2=1
得x2+4(kx+t)2=4,即(1+4k2)x2+8ktx+4t2-4=0△=64k2t2-4(1+4k2)(4t2-4)=16(1+4k2-t2)①

当△=0时,k2=

t2-1
4

又由两平行线间的距离为1,可得

|t-2|
1+k2
=1③

把②代入③得(t-2)2=1+

t2-1
4
,即3t2-16t+13=0,(3t-13)(t-1)=0

解得t=1,或t=

13
3

当t=1时,代入②得k=0,与已知k>0不符,不合题意;

t=

13
3
时,代入②得k=
2
10
3
,代回③得t=
13
3
t=
1
3

k=

2
10
3
t=
1
3
时,由①知△>0

此时两平行线y=

2
10
3
x+
13
3
y=
2
10
3
x+
1
3
,与椭圆E有三个交点,

k=

2
10
3

单项选择题
单项选择题 A1/A2型题