题目内容

已知椭圆=1(a>b>0)的一个顶点的坐标为A(0,-1),且右焦点F到直线x-y+=0的距离为3.

(Ⅰ)求该椭圆的方程;

(Ⅱ)是否存在斜率不为0的直线l,使其与已知椭圆交于M、N两点,满足AM⊥AN,且|AM|=|AN|.

(Ⅲ)若斜率为k的直线l与椭圆交于M,N两点,使得|AM|=|AN|,求k的取值范围.

答案:
解析:

(Ⅰ)由已知b=1.

又椭圆右焦点F(c,0)到直线x-y+=0的距离为

=3.

∴c=

可得=3.

故椭圆的方程为=1.

(Ⅱ)不存在.

若存在直线l∶y=kx+m(k≠0)满足条件,则建立方程组

消去y,得()+6kmx+3()=0.…………①

判别式 △=-4(+1)×3(-1)>0.

0.……………②

设 M()、N(),MN的中点为B,

由方程①及韦达定理,有

由直线l的方程,得

∴MN中点B的坐标为().

又由|AM|=|AN|,有AB⊥MN,

化简后得 m=

于是中点B的坐标为().

不等式②可化为 (-12)×>0,

即 9(+1)(1-)>0.

解得 -1<k<1.(k≠0)

若AM⊥AN,则|AB|=|MN|.

=1.

=0,与题设k≠0矛盾.

故 满足条件的直线l不存在.

(Ⅲ)设直线l的方程为y=kx+m,

建立方程组

消去y,得=0,①

判别式 △=>0,

>0,②

,MN的中点为B,

由方程①及韦达定理,有

代入直线l的方程,得

∴MN中点B的坐标为().

又由|AM|=|AN|,有 AB⊥MN,

化简后得 m=

不等式②可化为 (-12)×>0,

>0,

解得 -1<k<1.

故 直线l的斜率k的取值范围为(-1,1).


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