问题 解答题
已知直线l:y=x+
6
,圆O:x2+y2=5,椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的离心率e=
3
3
,直线l被圆O截得的弦长与椭圆的短轴长相等.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过椭圆右焦点F的直线l与椭圆C交于A,B两点.
(1)若
AF
=2
FB
求直线l的方程;
(2)若动点P满足
OP
=
OA
+
OB
,问动点P的轨迹能否与椭圆C存在公共点?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)设椭圆的半焦距为c,圆心O到直线l的距离为d=

6
1+1
=
3

b=

5-3
=
2
.由题意得  
c
a
=
3
3
a2=b2+c2
b=
2
,解得a2=3,b2=2.

故椭圆C的方程为

x2
3
+
y2
2
=1.

(Ⅱ)(1)当直线l的斜率为0时,检验知

AF
≠2
FB

设A(x1,y1),B(x2,y2),

AF
=2
FB
,得(1-x1,-y1)=2(x2-1,y2),则有y1=-2y2①,

设直线l:x=my+1,联立

x=my+1
x2
3
+
y2
2
=1
消去x,整理得(2m2+3)y2+4my-4=0.

y1+y2=-

4m
2m2+3
y1y2=
-4
2m2+3

结合①,得y1=-

8m
2m2+3
y2=
4m
2m2+3

代入y1y2=

-4
2m2+3
,得-
8m
2m2+3
×
4m
2m2+3
=-
4
2m2+3
,即
8m2
2m2+3
=1
,解得m=±
2
2

故直线l的方程是x=±

2
2
y+1.

(2)问题等价于在椭圆上是否存在点P,使得

OP
=
OA
+
OB
成立.

当直线l的斜率为0时,可以验证不存在这样的点,故设直线l的方程为x=my+1,

用(1)的设法,可得P(x1+x2,y1+y2).

若点P在椭圆C上,则

(x1+x2)2
3
+
(y1+y2)2
2
=1,即
x12+2x1x2+x22
3
+
y12+2y1y2+y22
2
=1

又点A,B在椭圆上,有

x12
3
+
y12
2
=1,
x22
3
+
y22
2
=1,

2
3
x1x2+y1y2+1=0,即2x1x2+3y1y2+3=0②,

由(1)知x1x2=(my1+1)(my2+1)=m2y1y2+m(y1+y2)+1=-

8m2
2m2+3
+1,

代入②式得-

16m2
2m2+3
+2-
12
2m2+3
+3=0,解得m2=
1
2
,即m=±
2
2

m=

2
2
时,y1+y2=-
4m
2m2+3
=-
2
2
x1+x2=m(y1+y2)+2=-
1
2
+2=
3
2

m=-

2
2
时,y1+y2=-
4m
2m2+3
=
2
2
x1+x2=m(y1+y2)+2=-
1
2
+2=
3
2

故椭圆C上存在点P(

3
2
,±
2
2
),使得
OP
=
OA
+
OB
成立,即动点P的轨迹与椭圆C存在公共点,公共点的坐标是(
3
2
,±
2
2
)

单项选择题
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