题目内容

5.已知椭圆$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}+\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1(a>b>0)的右焦点为F,A为短轴的一个端点,且|OA|=|OF|=$\sqrt{2}$(其中O为坐标原点).
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)若C、D分别是椭圆长轴的左、右端点,动点M满足MD⊥CD,连结CM交椭圆于点P,试问:x轴上是否存在异于点C的定点Q,使得以MP为直径的圆经过直线OP、MQ的交点;若存在,求出点Q的坐标,若不存在,说明理由.

分析 (Ⅰ)通过|OA|=|OF|=$\sqrt{2}$可得b、c的值,进而可得结论;
(Ⅱ)通过(1)知C(-2,0),D(2,0),设直线CM方程并与椭圆联立,利用韦达定理可得点P坐标,利用$\overrightarrow{QM}•\overrightarrow{DP}$=0,计算即得结论.

解答 解:(Ⅰ)∵|OA|=|OF|=$\sqrt{2}$,∴$b=c=\sqrt{2}$,
∴a2=b2+c2=4,
∴椭圆方程为:$\frac{x^2}{4}+\frac{y^2}{2}=1$;
(Ⅱ)结论:存在Q(0,0),使得以MP为直径的圆恒过直线DP、MQ的交点.
理由如下:
由(1)知:C(-2,0),D(2,0).
由题意可设CM:y=k(x+2),P(x1,y1).
∵MD⊥CD,∴M(2,4k),
联立$\left\{\begin{array}{l}\frac{x^2}{4}+\frac{y^2}{2}=1\;\\ y=k(x+2)\end{array}\right.$,消去y,整理得:(1+2k2)x2+8k2x+8k2-4=0,
∴△=(8k2)2-4(1+2k2)(8k2-4)>0,
∴$-2{x_1}=\frac{{8{k^2}-4}}{{1+2{k^2}}},即{x_1}=\frac{{2-4{k^2}}}{{1+2{k^2}}}$,
∴${y_1}=k({x_1}+2)=\frac{4k}{{1+2{k^2}}}$,
∴$点P(\frac{{2-4{k^2}}}{{1+2{k^2}}},\frac{{4{k^{\;}}}}{{1+2{k^2}}})$,
设Q(x0,0),且x0≠-2,
若以MP为直径的圆经过DP,MQ的交点,
则MQ⊥DP,∴$\overrightarrow{QM}•\overrightarrow{DP}$=0恒成立,
∵$\overrightarrow{QM}=(2-{x_0},4k)$,$\overrightarrow{DP}=(\frac{{-8{k^2}}}{{1+2{k^2}}},\frac{4k}{{1+2{k^2}}})$,
∴$\overrightarrow{QM}•\overrightarrow{DP}=(2-{x_0})•\frac{{-8{k^2}}}{{1+2{k^2}}}+4k•\frac{4k}{{1+2{k^2}}}=0$,
即$\frac{{8{k^2}}}{{1+2{k^2}}}{x_0}=0$恒成立,∴x0=0.
∴存在Q(0,0),使得以MP为直径的圆恒过直线DP、MQ的交点.

点评 本题是一道直线与圆锥曲线的综合题,考查求椭圆方程,考查运算求解能力,注意解题方法的积累,属于难题.

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