Question

已知椭圆C1：

x2

a2

+

y2

b2

=1   (a＞b＞0)过点A(0，

2

)且它的离心率为

3

3

．
（1）求椭圆C₁的方程；
（2）设椭圆C₁的左焦点为F₁，右焦点为F₂，直线l₁过点F₁且垂直于椭圆的长轴，动直线l₂垂直l₁于点P，线段PF₂的垂直平分线交l₂于点M，求点M的轨迹C₂的方程；
（3）已知动直线l过点Q（4，0），交轨迹C₂于R、S两点．是否存在垂直于x轴的直线m被以RQ为直径的圆O₁所截得的弦长恒为定值？如果存在，求出m的方程；如果不存在，说明理由．

Answer 1

（1）因为椭圆C1：

x2

a2

+

y2

b2

=1（a＞b＞0）过点A(0，

2

)，所以b=

2

，b²=2，
又因为椭圆C₁的离心率e=

3

3

，所以e2=

c2

a2

=

a2-b2

a2

=

1

3

，解得a²=3．
所以椭圆C₁的方程是

x2

3

+

y2

2

=1；
（2）因为线段PF₂的垂直平分线交l₂于点M，
所以|MP|=|MF₂|，即动点M到定直线l₁：x=-1的距离等于它到定点F₂（1，0）的距离，
所以动点M的轨迹C₂是以l₁为准线，F₂为焦点的抛物线，
所以点M的轨迹C₂的方程为y²=4x；
（3）设R（x₁，y₁），假设存在直线m：x=t满足题意，则圆心O1(

x1+4

2

，

y1

2

)，
过O₁作直线x=t的垂线，垂足为E，设直线m与圆O₁的一个交点为G．
可得：|EG|2=|O1G|2-|O1E|2=|O1Q|2-|O1E|2，
即|EG|2=|O1Q|2-|O1E|2=

(x1-4)2+ y 21

4

-(

x1+4

2

-t)2
=

1

4

y

21

+

(x1-4)2-(x1+4)2

4

+t(x1+4)-t2
=x1-4x1+t(x1+4)-t2=(t-3)x1+4t-t2，
当t=3时，|EG|²=3，此时直线m被以RQ为直径的圆O₁所截得的弦长恒为定值2

3

．
因此存在直线m：x=3满足题意．