题目内容
设椭圆C:
的左、右焦点分别为F1,F2,上顶点为A,过点A与AF2垂直的直线交x轴负半轴于点Q,且
,若过A,Q,F2三点的圆恰好与直线l:
相切。过定点M(0,2)的直线l1与椭圆C交于G,H两点(点G在点M,H之间),
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设直线l1的斜率k>0,在x轴上是否存在点 P(m,0),使得以PG,PH为邻边的平行四边形是菱形,如果存在,求出m的取值范围,如果不存在,请说明理由;
(Ⅲ)若实数λ满足
,求λ的取值范围。
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设直线l1的斜率k>0,在x轴上是否存在点 P(m,0),使得以PG,PH为邻边的平行四边形是菱形,如果存在,求出m的取值范围,如果不存在,请说明理由;
(Ⅲ)若实数λ满足
解:(Ⅰ)因为
,
所以
的中点,
设Q的坐标为(-3c,0),
因为
,
所以
,且过
三点的圆的圆心为
,半径为2c,
因为该圆与直线l相切,所以
,解得c=1,
所以
,
故所求椭圆方程为
;
(Ⅱ)设l1的方程为y=kx+2(k>0),
由
得
,
设
,则
,
所以
,
,
由于菱形对角线互相垂直,则
,
所以
,
故
,
因为k>0,所以
,
所以
,
即
,
所以
,
解得
,即
,
因为k>0,所以
,
故存在满足题意的点P且m的取值范围是
。
(Ⅲ)①当直线l1斜率存在时,设直线l1方程为y=kx+2,
代入椭圆方程
得
,
由△>0,得
,
设
,
则
,
又
,
所以
,
所以
,
所以
,
所以
,
所以
,整理得
,
因为
,
所以
,即
,
所以
,
解得
,
又0<λ<1,所以
;
②又当直线l1斜率不存在时,直线l1的方程为x=0,
此时
,
,
所以
,
所以
,
即所求λ的取值范围是
。
所以
设Q的坐标为(-3c,0),
因为
所以
因为该圆与直线l相切,所以
所以
故所求椭圆方程为
(Ⅱ)设l1的方程为y=kx+2(k>0),
由
设
所以
由于菱形对角线互相垂直,则
所以
故
因为k>0,所以
所以
即
所以
解得
因为k>0,所以
故存在满足题意的点P且m的取值范围是
(Ⅲ)①当直线l1斜率存在时,设直线l1方程为y=kx+2,
代入椭圆方程
由△>0,得
设
则
又
所以
所以
所以
所以
所以
因为
所以
所以
解得
又0<λ<1,所以
②又当直线l1斜率不存在时,直线l1的方程为x=0,
此时
所以
所以
即所求λ的取值范围是
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