题目内容

已知椭圆:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)

(Ⅰ)若椭圆的一个焦点到长轴的两个端点的距离分别为2+
3
2-
3
,求椭圆的方程;
(Ⅱ)如图,过坐标原点O任作两条互相垂直的直线与椭圆分别交于P、Q和R、S四点.设原点O到四边形PRQS某一边的距离为d,试求:当d=1时
1
a2
+
1
b2
的值.
(Ⅰ)∵椭圆的一个焦点到长轴的两个端点的距离分别为2+
3
2-
3

∴2a=4,a=2,2c=2
3
,c=
3

∴椭圆的方程:
x2
4
+y2=1

(Ⅱ)由椭圆的对称性知:PRQS为菱形,原点O到各边距离相等
(1)当P在y轴上时,易知R在x轴上,此时PR方程为
x
a
+
y
b
=1
,d=1⇒
1
a2
+
1
b2
=1

(2)当P在x轴上时,易知R在y轴上,此时PR方程为
x
a
+
y
b
=1
,d=1⇒
1
a2
+
1
b2
=1

(3)当P不在坐标轴上时,设PQ斜率为k,P(x1,kx1)、R(x2,-
1
k
x2)

P在椭圆上,
1
x21
=
1
a2
+
k2
b2
①;
R在椭圆上,
1
x21
=
1
a2
+
1
k2b2

利用Rt△POR可得 d|PR|=|OP|•|OR|
即 (x1-x2)2+(kx1+
x2
k
)2=(
x21
+k2
x21
)(
x22
+
x22
k2
)

整理得 
k2
x22
+
1
x21
=1+k2
.再将①②代入,得
1
a2
+
1
b2
=1

综上当d=1时,有
1
a2
+
1
b2
=1
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