问题 解答题
已知椭圆Γ:
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)过点A(0,2),离心率为
2
2
,过点A的直线l与椭圆交于另一点M.
(I)求椭圆Γ的方程;
(II)是否存在直线l,使得以AM为直径的圆C,经过椭圆Γ的右焦点F且与直线 x-2y-2=0相切?若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)依题意得

b=2
c
a
=
2
2
a2=b2+c2
,解得
a=2
2
b=2
c=2

所以所求的椭圆方程为

x2
8
+
y2
4
=1;

(Ⅱ)假设存在直线l,使得以AM为直径的圆C,经过椭圆后的右焦点F且与直线x-2y-2=0相切,

因为以AM为直径的圆C过点F,所以∠AFM=90°,即AF⊥AM,

kAF=

2-0
0-2
=-1,所以直线MF的方程为y=x-2,

y=x-2
x2
8
+
y2
4
=1
消去y,得3x2-8x=0,解得x=0或x=
8
3

所以M(0,-2)或M(

8
3
2
3
),

(1)当M为(0,-2)时,以AM为直径的圆C为:x2+y2=4,

则圆心C到直线x-2y-2=0的距离为d=

|0-2×0-2|
12+(-2)2
=
2
5
5
2
5
3

所以圆C与直线x-2y-2=0不相切;

(2)当M为(

8
3
2
3
)时,以AM为直径的圆心C为(
4
3
4
3
),半径为r=
1
2
|AM|
=
1
2
(
8
3
)2+(
2
3
-2)2
=
2
5
3

所以圆心C到直线x-2y-2=0的距离为d=

|
4
3
-
8
3
-2|
5
=
2
5
3
=r,

所以圆心C与直线x-2y-2=0相切,此时kAF=

2
3
-2
8
3
-0
=-
1
2
,所以直线l的方程为y=-
1
2
x
+2,即x+2y-4=0,

综上所述,存在满足条件的直线l,其方程为x+2y-4=0.

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