题目内容

16.已知椭圆E:$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1(a>b>0)的左右焦点分别为F1、F2,离心率为$\frac{\sqrt{2}}{2}$,过F2的直线交椭圆E于A、B两点,且三角形ABF1的周长为8$\sqrt{2}$.
(1)求椭圆E的方程;
(2)是否存在直线l1:y=x+m与椭圆E交于不同的C、D两点,且过线段CD的中点M与F2的直线l2垂直于直线l1?若有,求出m的值,若无,请分析说明理由.

分析 (1)由已知结合椭圆定义求得a,再由离心率求得c,由隐含条件求得b,则椭圆方程可求;
(2)设C(x1,y1)、D(x2,y2)、M(x0,y0),联立直线方程和椭圆方程,化为关于x的一元二次方程,利用根与系数的关系求出M的坐标,再由两直线斜率的关系求得m值,由所求m值不满足判别式大于0,可得不存在直线l1与椭圆E交于不同的C、D两点,且过线段CD的中点M与F2的直线l2垂直于直线l1.

解答 解:(1)依题意得:$|A{F}_{1}|+|A{F}_{2}|+|B{F}_{1}|+|B{F}_{2}|=2a+2a=4a=8\sqrt{2}$,得a=$2\sqrt{2}$.
 又∵e=$\frac{c}{a}=\frac{\sqrt{2}}{2}$,解得c=2,∴b2=a2-c2=4.
∴椭圆E的方程为$\frac{{x}^{2}}{8}+\frac{{y}^{2}}{4}=1$;
(2)设C(x1,y1)、D(x2,y2)、M(x0,y0),
联立$\left\{\begin{array}{l}{\frac{{x}^{2}}{8}+\frac{{y}^{2}}{4}=1}\\{y=x+m}\end{array}\right.$,消去y得3x2+4mx+2m2-8=0.
∴${x}_{1}+{x}_{2}=-\frac{4m}{3}$,${y}_{1}+{y}_{2}=({x}_{1}+{x}_{2})+2m=-\frac{4m}{3}+2m=\frac{2m}{3}$.

∴${x}_{0}=\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}=-\frac{2m}{3},{y}_{0}=\frac{{y}_{1}+{y}_{2}}{2}=\frac{m}{3}$,
∴M($-\frac{2m}{3},\frac{m}{3}$).
∵直线l2垂直于直线l1,∴${k}_{{l}_{2}}=\frac{\frac{m}{3}-0}{-\frac{2m}{3}-2}=-1$,得m=-6.
又∵直线l1与椭圆E交于不同的C、D两点,
∴△=96-8m2>0,解得-2$\sqrt{3}$<m<2$\sqrt{3}$.
m=-6∉(-$2\sqrt{3}$,2$\sqrt{3}$),
∴不存在直线l1与椭圆E交于不同的C、D两点,且过线段CD的中点M与F2的直线l2垂直于直线l1.

点评 本题考查椭圆标准方程的求法,考查了直线与椭圆位置关系的应用,考查直线垂直与斜率的关系,是中档题.

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