已知椭圆
C:a2x2+b2y2=1 (
a>b>0)的离心率为
33,过右焦点
F 的直线
l 与
C 相交于
A,
B 两点,当
l 的斜率为
1 时,坐标原点
O 到
l 的距离为
22.
(1) 求
a,
b 的值.
(2)
C 上是否存在点
P,使得当
l 绕
F 转到某一位置时,有
OP=OA+OB 成立?若存在,求出所有的
P 的坐标与
l 的方程;若不存在,说明理由.
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item 设椭圆的半焦距为
c,则右焦点为
F=(c,0),且
ac=33
又
b2=a2−c2.
当直线
l 的斜率为
1 时,其方程为
y=x−c,即
x−y−c=0. 由原点到直线的距离,
2c=22
得
c=1. 因而
a=3,且
b2=3−1=2,所以
b=2.
\item 由上知椭圆方程为
2x2+3y2=6,焦点为
F=(1,0). 先设
l 不是竖直直线,写成
设它与椭圆交于
A(x1,y1),
B(x2,y2). 将直线方程代入椭圆,得
(2+3k2)x2−6k2x+3k2−6=0
由韦达定理,记
D=2+3k2,则
x1+x2=D6k2
又
y1+y2=k(x1+x2−2)=−D4k.
若
OP=OA+OB,则
P=(D6k2,−D4k)
点
P 在椭圆上等价于
2(D6k2)2+3(−D4k)2=6
即
D24k2=6. 因而
4k2=2+3k2,所以
k2=2.
当
k=2 时,
P=(23,−22),
l:y=2(x−1);当
k=−2 时,
P=(23,22),
l:y=−2(x−1).
最后检查竖直直线
x=1. 它与椭圆的两个交点纵坐标互为相反数,故两点坐标之和为
(2,0),而
2(2)2+3(0)2=8=6,所以
P=(2,0) 不在椭圆上. 因此以上两点即为全部满足条件的点.
\end{enumerate}
\end{solution}