问题 解答题
已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)上的一动点P到右焦点的最短距离为
2
-1
,且右焦点到右准线的距离等于短半轴的长.
(Ⅰ) 求椭圆C的方程;
(Ⅱ) 过点M(0,-
1
3
)的动直线l交椭圆C于A、B两点,试问:在坐标平面上是否存在一个定点T,使得无论l如何转动,以AB为直径的圆恒过定点T?若存在,求出点T的坐标;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)设椭圆的焦距为2c,

则由题设可知

a-c=
2
-1
a2
c
-c=b

解此方程组得a=

2
,b=1.

所以椭圆C的方程是

x2
2
+y2=1.…(5分)

(Ⅱ)假设存在点T(u,v).若直线l的斜率存在,设其方程为y=kx-

1
3

将它代入椭圆方程,并整理,得(18k2+9)x2-12kx-16=0

设点A、B的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),则

x1+x2=
12k
18k2+9
x1x2=
-16
18k2+9
.
…(7分)

因为

TA
=(x1-u,y1-v) 
TB
=(x2-u,y2-v)及y1=kx1-
1
3
y2=kx2-
1
3

所以

TA
TB
=(x1-u)(x2-u)+(y1-v)(y2-v)=(k2+1)x1x2-(u+
1
3
k+kv)(x1+x2)+u2+v2+
2v
3
+
1
9
=
(6u2+6v2-6)k2-4ku+(3u2+3v2+2v-5)
6k2+3
…(10分)

当且仅当

TA
TB
=0恒成立时,以AB为直径的圆恒过定点T,

所以

6u2+18v2-18=0
u=0
3u2+3v2+2v-5=0.
解得u=0,v=1.

此时以AB为直径的圆恒过定点T(0,1).…(12分)

当直线l的斜率不存在,l与y轴重合,以AB为直径的圆为x2+y2=1也过点T(0,1).

综上可知,在坐标平面上存在一个定点T(0,1),满足条件.…(14分)

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