Question

已知矩形ABCD中，AB=2

2

，BC=1．以AB的中點(diǎn)O為原點(diǎn)建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xoy．
（1）求以A，B為焦點(diǎn)，且過C，D兩點(diǎn)的橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程；
（2）過點(diǎn)P（0，2）的直線l與（1）中的橢圓交于M，N兩點(diǎn)，是否存在直線l，使得以線段MN為直徑的圓恰好過原點(diǎn)？若存在，求出直線l的方程；若不存在，說明理由．

Answer 1

分析：（1）由題意可得點(diǎn)A，B，C的坐標(biāo)，設(shè)出橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程，根據(jù)題意知2a=AC+BC，求得a，進(jìn)而根據(jù)b，a和c的關(guān)系求得b，則橢圓的方程可得．
（2）設(shè)直線l的方程為y=kx+2．與橢圓方程聯(lián)立，根據(jù)判別式大于0求得k的范圍，設(shè)M，N兩點(diǎn)坐標(biāo)分別為（x₁，y₁），（x₂，y₂）．根據(jù)韋達(dá)定理求得x₁+x₂和x₁x₂，進(jìn)而根據(jù)若以MN為直徑的圓恰好過原點(diǎn)，推斷則

OM

⊥

ON

，得知x₁x₂+y₁y₂=0，根據(jù)x₁x₂求得y₁y₂代入即可求得k，最后檢驗(yàn)看是否符合題意．

解答：解：（1）由題意可得點(diǎn)A，B，C的坐標(biāo)分別為(-

2

，0)，(

2

，0)，(

2

，1)．
設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是

x2

a2

+

y2

b2

=1(a＞b＞0)．
則2a=AC+BC，
即2a=

(2 2 )2+12

+1=4＞2

2

，所以a=2．
所以b²=a²-c²=4-2=2．
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是

x2

4

+

y2

2

=1．

（2）由題意知，直線l的斜率存在，可設(shè)直線l的方程為y=kx+2．
由

y=kx+2 x2+2y2=4.

得（1+2k²）x²+8kx+4=0．
因?yàn)镸，N在橢圓上，
所以△=64k²-16（1+2k²）＞0．
設(shè)M，N兩點(diǎn)坐標(biāo)分別為（x₁，y₁），（x₂，y₂）．
則x1+x2=-

8k

1+2k2

x1x2=

4

1+2k2

，
若以MN為直徑的圓恰好過原點(diǎn)，則

OM

⊥

ON

，
所以x₁x₂+y₁y₂=0，
所以，x₁x₂+（kx₁+2）（kx₂+2）=0，
即（1+k²）x₁x₂+2k（x₁+x₂）+4=0，
所以，

4(1+k2)

1+2k2

-

16k2

1+2k2

+4=0，即

8-4k2

1+2k2

=0，
得k²=2，k=±

2

經(jīng)驗(yàn)證，此時△=48＞0．
所以直線l的方程為y=

2

x+2，或y=-

2

x+2．
即所求直線存在，其方程為y=±

2

x+2．

點(diǎn)評：本題主要考查了橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程以及直線與橢圓的關(guān)系．在設(shè)直線方程時一定要看斜率的存在情況，最后還要檢驗(yàn)斜率k是否符合題意．