问题 解答题
在平面直角坐标系中,若
a
=(x,y+2),
b
=(x,y-2),且|
a
|+|
b
|=8.
(1)求动点M(x,y)的轨迹C的方程;
(2)过点(0,3)作直线l与曲线C交于A、B两点,设
OP
=
OA
+
OB
,是否存在这样的直线l,使得四边形OAPB为矩形?若存在,求出直线l的方程,不存在,说明理由.
答案

(1)因为

a
=(x,y+2),
b
=(x,y-2),且|
a
|+|
b
|=8

所以动点M到两个定点F1(0,-2),F2(0,2)的距离的和为8.

所以轨迹C以F1(0,-2),F2(0,2)为焦点的椭圆,

方程为

x2
12
+
y2
16
=1.

(2)为直线l过点(0,3).

若直线l是y轴,则A、B是椭圆的顶点.

OP
=
OA
+
OB
=
0

所以O与P重合,与四边形OAPB是矩形矛盾.

所以直线l的斜率存在,

设直线l的方程为y=kx+3,A(x1,y1),B(x2,y2

y=kx+3
x2
12
+
y2
16
=1
⇒(4+3k2)x2+18kx-21=0,

由于△=(18k2)-4(4+3k2)(-21)>0恒成立.

由韦达定理x1+x2=-

18k
4+3k2
x1x2=-
21
4+3k2

因为

OP
=
OA
+
OB

所以OAPB是平行四边形.

若存在直线l,使得四边形OAPB为矩形,

则OA⊥OB,即

OA
OB
=0,

因为

OA
=(x1y1),
OB
=(x2y2)

所以

OA
OB
=x1x2+y1y2=0,

所以(1+k2)x1x2+3k(x1+x2)+9=0,

所以(1+k2)(-

21
4+3k2
)+3k(-
18k
4+3k2
)+9=0

k2=

5
16
,k=±
5
4

故存在直线l:y=±

5
4
x+3,使得四边形OAPB为矩形.

选择题
判断题