Question

已知矩形ABCD中，AB=2

2

，BC=1．以AB的中点O为原点建立如图所示的平面直角坐标系xoy．
（1）求以A，B为焦点，且过C，D两点的椭圆的标准方程；
（2）过点P（0，2）的直线l与（1）中的椭圆交于M，N两点，是否存在直线l，使得以线段MN为直径的圆恰好过原点？若存在，求出直线l的方程；若不存在，说明理由．

Answer 1

分析：（1）由题意可得点A，B，C的坐标，设出椭圆的标准方程，根据题意知2a=AC+BC，求得a，进而根据b，a和c的关系求得b，则椭圆的方程可得．
（2）设直线l的方程为y=kx+2．与椭圆方程联立，根据判别式大于0求得k的范围，设M，N两点坐标分别为（x₁，y₁），（x₂，y₂）．根据韦达定理求得x₁+x₂和x₁x₂，进而根据若以MN为直径的圆恰好过原点，推断则

OM

⊥

ON

，得知x₁x₂+y₁y₂=0，根据x₁x₂求得y₁y₂代入即可求得k，最后检验看是否符合题意．

解答：解：（1）由题意可得点A，B，C的坐标分别为(-

2

，0)，(

2

，0)，(

2

，1)．
设椭圆的标准方程是

x2

a2

+

y2

b2

=1(a＞b＞0)．
则2a=AC+BC，
即2a=

(2 2 )2+12

+1=4＞2

2

，所以a=2．
所以b²=a²-c²=4-2=2．
所以椭圆的标准方程是

x2

4

+

y2

2

=1．

（2）由题意知，直线l的斜率存在，可设直线l的方程为y=kx+2．
由

y=kx+2 x2+2y2=4.

得（1+2k²）x²+8kx+4=0．
因为M，N在椭圆上，
所以△=64k²-16（1+2k²）＞0．
设M，N两点坐标分别为（x₁，y₁），（x₂，y₂）．
则x1+x2=-

8k

1+2k2

x1x2=

4

1+2k2

，
若以MN为直径的圆恰好过原点，则

OM

⊥

ON

，
所以x₁x₂+y₁y₂=0，
所以，x₁x₂+（kx₁+2）（kx₂+2）=0，
即（1+k²）x₁x₂+2k（x₁+x₂）+4=0，
所以，

4(1+k2)

1+2k2

-

16k2

1+2k2

+4=0，即

8-4k2

1+2k2

=0，
得k²=2，k=±

2

经验证，此时△=48＞0．
所以直线l的方程为y=

2

x+2，或y=-

2

x+2．
即所求直线存在，其方程为y=±

2

x+2．

点评：本题主要考查了椭圆的标准方程以及直线与椭圆的关系．在设直线方程时一定要看斜率的存在情况，最后还要检验斜率k是否符合题意．