题目内容

设x、y∈R,为直角坐标平面内x,y轴正方向上的单位向量,若向量=x+(y+2)=x+(y-2),且||+||=8.

(1)求点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,是否存在这样的直线l,使得四边形OAPB是矩形?若存在,求出直线l的方程;若不存在,试说明理由.

答案:
解析:

  (1)∵=x+(y+2)=x+(y-2)且||+||=8

  ∴点M(x,y)到两个定点F1(0,-2),F2(0,2)的距离之和为8.

  ∴轨迹C为以F1,F2为焦点的椭圆,方程为=1.

  (2)∵l过y轴上的点(0,3).

  若直线l是y轴,则A、B两点是椭圆的顶点.

  ∴,∴P与O重合,与四边形OAPB是矩形矛盾.

  ∴直线l的斜率存在,设l的方程为y=kx+3,A(x1,y1)B(x2,y2)

  由消去y得:(4+3k2)x2+18kx-21=0

  此时Δ=(18k)2-4(4+3k2)(-21)>0恒成立.

  且x1+x2=-,x1x2=-

  ∵∴四边形OAPB是平行四边形

  若存在直线l,使得四边形OAPB是矩形,则,即·=0

  ∵=(x1,y1),=(x2,y2)∴·=x1x2+y1y2=0

  即(1+k2)x1x2+3k(x1+x2)+9=0

  即(1+k2)·(-)+3k·(-)+9=0

  即k2,得k=±

  ∴存在直线l:y=±+3,使得四边形OAPB为矩形.


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