问题 解答题
已知椭圆中心在原点,焦点在x轴上,离心率e=
2
2
,过椭圆的右焦点且垂直于长轴的弦长为
2

(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知直线l与椭圆相交于P、Q两点,O为原点,且OP⊥OQ,试探究点O到直线l的距离是否为定值?若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.
答案

(1)设椭圆的方程为

x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0),焦距为2c,

∵e=

c
a
=
2
2
,且根据题意可知:点(c,
2
2
)在椭圆上,

c2
a2
+
1
2
b2
=1,则
1
2
+
1
2
b2
=1,解得b=1,

∵a=

2
c,且a2-c2=b2=1,则c=1,a=
2

故椭圆方程为:

x2
2
+y2=1;

(2)当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,点P(x1,y1),Q(x2,y2),

x2
2
+y2=1
y=kx+m
,消去y得:(2k2+1)x2+4kmx+2m2-2=0,

∴x1+x2=-

4km
2k2+1
,x1x2=
2m2-2
2k2+1

于是y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=

m2-2k2
2k2+1

因为

OP
OQ
,所以x1x2+y1y2=
2m2-2
2k2+1
+
m2-2k2
2k2+1
=
3m2-2k2-2
2k2+1
=0,(10分)

即3m2-2k2-2=0,所以m2=

2k2+2
3
,(11分)

设原点O到直线l的距离为d,则d=

|m|
k2+1
=
m2
k2+1
=
2k2+2
3
k2+1
=
6
3
,(12分)

当直线l的斜率不存在时,因为

OP
OQ
,根据椭圆的对称性,

不妨设直线OP,OQ的方程分别为y=x,y=-x,

可得P(

6
3
6
3
),Q(
6
3
,-
6
3
)或P(-
6
3
,-
6
3
),Q(-
6
3
6
3
),

此时,原点O到直线l的距离仍为

6
3

综上,点O到直线l的距离为定值

6
3
.(14分)

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