题目内容

已知椭圆C1
x2
a2
+
y2
b2
=1   (a>b>0)
过点A(0,
2
)
且它的离心率为
3
3

(1)求椭圆C1的方程;
(2)设椭圆C1的左焦点为F1,右焦点为F2,直线l1过点F1且垂直于椭圆的长轴,动直线l2垂直l1于点P,线段PF2的垂直平分线交l2于点M,求点M的轨迹C2的方程;
(3)已知动直线l过点Q(4,0),交轨迹C2于R、S两点.是否存在垂直于x轴的直线m被以RQ为直径的圆O1所截得的弦长恒为定值?如果存在,求出m的方程;如果不存在,说明理由.
(1)因为椭圆C1
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)过点A(0,
2
)
,所以b=
2
,b2=2,
又因为椭圆C1的离心率e=
3
3
,所以e2=
c2
a2
=
a2-b2
a2
=
1
3
,解得a2=3.
所以椭圆C1的方程是
x2
3
+
y2
2
=1

(2)因为线段PF2的垂直平分线交l2于点M,
所以|MP|=|MF2|,即动点M到定直线l1:x=-1的距离等于它到定点F2(1,0)的距离,
所以动点M的轨迹C2是以l1为准线,F2为焦点的抛物线,
所以点M的轨迹C2的方程为y2=4x;
(3)设R(x1,y1),假设存在直线m:x=t满足题意,则圆心O1(
x1+4
2
y1
2
)

过O1作直线x=t的垂线,垂足为E,设直线m与圆O1的一个交点为G.
可得:|EG|2=|O1G|2-|O1E|2=|O1Q|2-|O1E|2
|EG|2=|O1Q|2-|O1E|2=
(x1-4)2+
y21
4
-(
x1+4
2
-t)2

=
1
4
y21
+
(x1-4)2-(x1+4)2
4
+t(x1+4)-t2

=x1-4x1+t(x1+4)-t2=(t-3)x1+4t-t2
当t=3时,|EG|2=3,此时直线m被以RQ为直径的圆O1所截得的弦长恒为定值2
3

因此存在直线m:x=3满足题意.
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