Question

設(shè)橢圓C：+=1（a＞b＞0）的左．右焦點(diǎn)分別為F₁F₂，上頂點(diǎn)為A，過點(diǎn)A與AF₂垂直的直線交x軸負(fù)半軸于點(diǎn)Q，且2+=．
（1）若過A．Q．F₂三點(diǎn)的圓恰好與直線l：x-y-3=0相切，求橢圓C的方程；
（2）在（1）的條件下，過右焦點(diǎn)F₂作斜率為k的直線l與橢圓C交于M．N兩點(diǎn)．試證明：+為定值；②在x軸上是否存在點(diǎn)P（m，0）使得以PM，PN為鄰邊的平行四邊形是菱形，如果存在，求出m的取值范圍，如果不存在，說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）由知：F₁為F₂Q中點(diǎn)．由，知F₁為△AQF₂的外接圓圓心，由此能求出橢圓方程．
（2）①由F₂（1，0），知y=k（x-1），，代入得（3+4k²）x²-8k²x+4k²-12=0，設(shè)M（x₁，y₁），N（x₂，y₂），由根與系數(shù)的關(guān)系知為定值．
②由y₁+y₂=k（x₁+x₂-2），知=（x₁+x₂-2m，y₁+y₂），由于菱形對(duì)角線垂直，則，故k（y₁+y₂）+x₁+x₂-2m=0，則k²（x₁+x₂-2）+x₁+x₂-2m=0，由此知存在滿足題意的點(diǎn)P且的取值范圍是．
解答：解：（1）由知：F₁為F₂Q中點(diǎn)．
又∵，
∴|F₁Q|=|F₁A|=|F₁F₂|，即F₁為△AQF₂的外接圓圓心
而|F₁A|=a，|F₁F₂|=2c，∴a=2c，又圓心為（-c，0），半徑r=a，
∴，解得a=2，
∴所求橢圓方程為．（5分）
（2）①由（1）知F₂（1，0），y=k（x-1），
，代入得（3+4k²）x²-8k²x+4k²-12=0，
設(shè)M（x₁，y₁），N（x₂，y₂），則，，
又∵|F₂M|=a-ex₁，|F₂N|=a-ex₂，
∴=，
，
∴為定值．（10分）
②由上可知：y₁+y₂=k（x₁+x₂-2），
=（x₁+x₂-2m，y₁+y₂），
由于菱形對(duì)角線垂直，則，
故k（y₁+y₂）+x₁+x₂-2m=0，則k²（x₁+x₂-2）+x₁+x₂-2m=0，
+，由已知條件知k≠0且k∈R，
，∴，
故存在滿足題意的點(diǎn)P且的取值范圍是．（15分）
點(diǎn)評(píng)：本題考查直線和圓錐曲線的位置關(guān)系的綜合運(yùn)用，解題時(shí)要認(rèn)真審題，注意挖掘題設(shè)中的隱含條件，合理地進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化．