问题 解答题
已知椭圆
y2
a2
+
x2
b2
=1
(a>b>0)的离心率为
2
2
.斜率为k(k≠0)的直线ℓ过椭圆的上焦点且与椭圆相交于P,Q两点,线段PQ的垂直平分线与y轴相交于点M(0,m),且当k=1时,下焦点到直线ℓ的距离为
2

(1)求椭圆的方程;
(2)求m的取值范围.
答案

(1)依题意可得,下焦点坐标为(0,-c),上焦点坐标为(0,c),直线方程为y=x+c

∵下焦点到直线ℓ的距离为

2
,∴
2
=
|2c|
2
,∴c=1

c
a
=
2
2
,c=1,可得a=
2

∴b=1

所以椭圆方程为

y2
2
+x2=1

(2)设直线的方程为y=kx+1

y=kx+1
y2
2
+x2=1
可得(k2+2)x2+2kx-1=0

设P(x1,y1),Q(x2,y2

x1+x2=

-2k
k2+2
x1x2=
-1
k2+2

可得y1+y2=k(x1+x2)+2=

4
k2+2

设线段PQ中点为N,则点N的坐标为(

-k
k2+2
2
k2+2
)

由题意有kMN•k=-1

可得

m-
2
k2+2
k
k2+2
•k=-1,可得m=
1
k2+2

∵k≠0,∴0<m<

1
2

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