题目内容
【题目】已知椭圆E:
的一个焦点为
,长轴与短轴的比为2:1.直线
与椭圆E交于PQ两点,其中
为直线
的斜率.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若以线段PQ为直径的圆过坐标原点O,问:是否存在一个以坐标原点O为圆心的定圆O,不论直线
的斜率
取何值,定圆O恒与直线
相切?如果存在,求出圆O的方程及实数m的取值范围;如果不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
.
的取值范围是![]()
【解析】
(1)根据题意直接计算出
得到答案.
(2)设直线OP的方程为:
点的坐标为
,则
,联立方程组
,设坐标原点O到直线
的距离为d,则有
,得到
,计算得到答案.
(1)由已知得:
解得:![]()
椭圆E的方程为
(2)假设存在定圆O,不论直线
的斜率k取何值时,定圆O恒与直线
相切.
这时只需证明坐标原点O到直线
的距离为定值即可.
设直线OP的方程为:
点的坐标为
,则
,
联立方程组![]()
①
以线段PQ为直径的圆过坐标原点O,
,直线OQ的方程为:![]()
在①式中以
换t,得
②
又由
知:
![]()
设坐标原点O到直线
的距离为d,则有![]()
![]()
又当直线OP与
轴重合时,
此时![]()
由坐标原点O到直线
的距离
为定值知,所以存在定圆O,不论直线
的斜率k取何值时,定圆O恒与直线
相切,定圆O的方程为:
.
直线
与
轴交点为
,且点
不可能在圆O内,又当k=0时,直线
与定圆O切于点
,所以
的取值范围是![]()
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