Question

【題目】如圖，橢圓：（）和圓：，已知圓將橢圓的長(zhǎng)軸三等分，橢圓右焦點(diǎn)到右準(zhǔn)線的距離為，橢圓的下頂點(diǎn)為，過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且與坐標(biāo)軸不重合的任意直線與圓相交于點(diǎn)、．

（1）求橢圓的方程；

（2）若直線、分別與橢圓相交于另一個(gè)交點(diǎn)為點(diǎn)、.

①求證：直線經(jīng)過(guò)一定點(diǎn)；

②試問(wèn)：是否存在以為圓心，為半徑的圓，使得直線和直線都與圓相交？若存在，請(qǐng)求出實(shí)數(shù)的范圍；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由。

Answer 1

【答案】（1）；（2）①詳見(jiàn)解析；②存在，.

【解析】

試題（1）由圓C2將橢圓C1的長(zhǎng)軸三等分，可得；又橢圓C1右焦點(diǎn)到右準(zhǔn)線的距離為，可得，及a2=b2+c2即可得出；（2）①由題意知直線PE，ME的斜率存在且不為0，設(shè)直線PE的斜率為k，則PE：y=kx-1，與橢圓的方程聯(lián)立可得點(diǎn)P的坐標(biāo)，同理可得點(diǎn)M的坐標(biāo)，進(jìn)而得到直線PM的方程，可得直線PM過(guò)定點(diǎn)．

②由直線PE的方程與圓的方程聯(lián)立可得點(diǎn)A的坐標(biāo)，進(jìn)而得到直線AB的方程．假設(shè)存在圓心為（m，0），半徑為的圓G，使得直線PM和直線AB都與圓G相交，則圓心到二直線的距離都小于半徑．即（i），（ii）．得出m的取值范圍存在即可．

試題解析：（Ⅰ ）依題意，，則，

∴，又，∴，則，

∴橢圓方程為．

（2）①由題意知直線的斜率存在且不為0，設(shè)直線的斜率為，則：，

由得或

∴，

用去代，得，

方法1：，

∴：，即，

∴直線經(jīng)過(guò)定點(diǎn)．

方法2：作直線關(guān)于軸的對(duì)稱(chēng)直線，此時(shí)得到的點(diǎn)、關(guān)于軸對(duì)稱(chēng)，則與相交于軸，可知定點(diǎn)在軸上，

當(dāng)時(shí)，，，此時(shí)直線經(jīng)過(guò)軸上的點(diǎn)，

∵

∴，∴、、三點(diǎn)共線，即直線經(jīng)過(guò)點(diǎn)，

綜上所述，直線經(jīng)過(guò)定點(diǎn)．

②由得或∴，

則直線：，

設(shè)，則，直線：，直線：，

假設(shè)存在圓心為，半徑為的圓，使得直線和直線都與圓相交，

則由（）得對(duì)恒成立，則，

由（）得，對(duì)恒成立，

當(dāng)時(shí)，不合題意；當(dāng)時(shí)，，得，即，

∴存在圓心為，半徑為的圓，使得直線和直線都與圓相交，所有的取值集合為．

解法二：圓，由上知過(guò)定點(diǎn)，故；又直線過(guò)原點(diǎn)，故，從而得．