问题 解答题
已知点B(0,1),A,C为椭圆C:
x2
a2
+y2
=1(a>1)上的两点,△ABC是以B为直角顶点的直角三角形.
(1)△ABC能否为等腰三角形?若能,这样的三角形有几个?
(2)当a=2时,求线段AC的中垂线l在x轴上截距的取值范围.
答案

(1)不妨设lAB:y=kx+1(k>0),lBC:y=-

1
k
x+1.

y=kx+1
x2
a2
+y2=1
,得(1+a2k2)x2+2ka2x=0,…①

|AB|=

1+k2
|xA-xB|=
1+k2
2ka2
1+a2k2

同理可得:|BC|=

1+
1
k2
2a2
k
1+
a2
k2
=
1+k2
2a2
k2+a2

由|AB|=|BC|得,k3-a2k2+a2k-1=0,

即(k-1)[k2+(1-a2)k+1]=0,解得k=1或k2+(1-a2)k+1=0.

对于k2+(1-a2)k+1=0,

由(1-a22-4=0,得a=

3
,此时方程的根k=1;

当1<a

3
时,方程k2+(1-a2)k+1=0无实根;

当a>

3
时,方程k2+(1-a2)k+1=0有两个不等实数根.

∴当a>

3
时,这样的三角形有3个;当1<a≤
3
时这样的三角形有1个;

(2)由a=2,可得椭圆的方程为

x2
4
+y2=1.

直线AC与x轴垂直时不符合题意.

①直线AC的斜率为0时,线段AC的垂直平分线为y轴,此时线段AC的垂直平分线在x轴上的截距为0.

②设直线AC的方程为my=x+t.(m≠0),A(x1,y1),C(x2,y2).

联立

my=x+t
x2+4y2=4
,化为(4+m2)y2-2mty+t2-4=0.

∵直线AC与椭圆有两个交点,∴△=4m2t2-4(4+m2)(t2-4)>0,化为4+m2>t2.(*)

y1+y2=

2mt
4+m2
y1y2=
t2-4
4+m2
.(**)

设线段AC的中点M(x0,y0),则y0=

y1+y2
2
=
mt
4+m2
,x0=my0-t=
-4t
4+m2

∴M(

-4t
4+m2
mt
4+m2
).

∵AB⊥BC,

BA
BC
=(x1,y1-1)•(x2,y2-1)=x1x2+(y1-1)(y2-1)

=(my1-t)(my2-t)+(y1-1)(y2-1)=(m2+1)y1y2-(mt+1)(y1+y2)+t2+1=0.

把(**)代入上式可得:

(m2+1)(t2-4)
4+m2
-
2mt(mt+1)
4+m2
+t2+1=0,

化为 5t2-2mt-3m2=0,即(5t+3m)(t-m)=0.

解得t=m或t=-

3m
5

当t=m时,直线AC化为m(y-1)=x过点(0,1),舍去.

t=-

3m
5
时,满足(*).

又线段AC的垂直平分线为:y-

mt
4+m2
=-m(x+
4t
4+m2
).

令y=0,得x=

-3t
4+m2

t=-

3m
5
代入上式可得x=
9m
5(4+m2)
=
9
5
4
m
+m

当m>0时,0<x≤

9
20

当m<0时,-

9
20
≤m<0.

综上可知:线段AC的中垂线l在x轴上截距的取值范围是[-

9
20
9
20
].

单项选择题 B型题
单项选择题