问题 解答题
设椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)的离心率e=
1
2
,右焦点到直线
x
a
+
y
b
=1的距离d=
21
7
,O为坐标原点.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过点O作两条互相垂直的射线,与椭圆C分别交于A,B两点,证明点O到直线AB的距离为定值.并求出定值.
答案

(I)由右焦点到直线

x
a
+
y
b
=1的距离d=
21
7
,可得
|bc-ab|
a2+b2
=
21
7
,化为3(a2+b2)=7(bc-ab)2,又e=
c
a
=
1
2
,联立得
3(a2+b2)=7(bc-ab)2
a=2c
a2=b2+c2
,解得
a2=4
b2=3,c=1

∴椭圆C的方程为

x2
4
+
y2
3
=1.

(II)设A(x1,y1),B(x2,y2),

(1)直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=kx+m,联立

y=kx+m
x2
4
+
y2
3
=1

消去y得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,

x1+x2=-

8km
3+4k2
x1x2=
4m2-12
3+4k2

∵OA⊥OB,∴x1x2+y1y2=0,∴x1x2+(kx1+m)(kx2+m)=0,即(k2+1)x1x2+km(x1+x2)+m2=0

(k2+1)(4m2-12)
3+4k2
-
8k2m2
3+4k2
+m2=0,整理得7m2=12(k2+1),并且满足△>0.

所以O到直线AB的距离d=

|m|
k2+1
=
12
7
=
2
21
7
为定值.

(2)直线AB斜率不存在时,直线AB的方程为:

x
2
+
y
3
=1,化为
3
x-2y-2
3
=0
,点O到直线AB的距离为
2
3
3+4
=
2
21
7
为定值.

综上(1)(2)可知:点O到直线AB的距离为定值

2
21
7

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