Question

如圖所示，已知A、B、C是長軸長為4的橢圓E上的三點(diǎn)，點(diǎn)A是長軸的一個(gè)端點(diǎn)，BC過橢圓中心O，且，|BC|＝2|AC|．

(1)求橢圓E的方程；
(2)在橢圓E上是否存點(diǎn)Q，使得？若存在，有幾個(gè)（不必求出Q點(diǎn)的坐標(biāo)），若不存在，請說明理由．
（3）過橢圓E上異于其頂點(diǎn)的任一點(diǎn)P，作的兩條切線，切點(diǎn)分別為M、N，若直線MN在x軸、y軸上的截距分別為m、n，證明：為定值．

Answer 1

（1）；（2）滿足條件的點(diǎn)Q存在，且有兩個(gè).

試題分析：本題主要考查橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程及其性質(zhì)，考查學(xué)生的轉(zhuǎn)化思想和數(shù)形結(jié)合思想，考查分析問題解決問題的能力和計(jì)算能力.第一問，先由長軸長得到a的值，設(shè)出橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程，利用已知條件數(shù)形結(jié)合得到C點(diǎn)坐標(biāo)，將C點(diǎn)坐標(biāo)代入到橢圓中，得到b的值，從而得到橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程；第二問，先設(shè)出Q點(diǎn)坐標(biāo)，利用已知等式計(jì)算，可知點(diǎn)Q在直線上，點(diǎn)在直線上，而在橢圓內(nèi)部，數(shù)形結(jié)合得存在點(diǎn)Q而且存在2個(gè)；法二：用和橢圓方程聯(lián)立消參，得到關(guān)于x的方程，看方程的判別式，判別式大于0時(shí)，方程有2個(gè)根，則直線與橢圓有2個(gè)交點(diǎn)；第三問，設(shè)出點(diǎn)P的坐標(biāo)，由切線的性質(zhì)得四點(diǎn)共圓，此圓的圓心為，直徑為OP，得到此圓的方程，M、N既在此圓上，又在圓O上，2個(gè)方程聯(lián)立，解出直線MN的方程，得出截距的值，再轉(zhuǎn)化出P點(diǎn)坐標(biāo)代入到橢圓中即可；法二：設(shè)出點(diǎn)P、M、N的坐標(biāo)，利用直線的垂直關(guān)系，利用斜率列出等式，轉(zhuǎn)化成直線PM和直線PN的方程，從而得到直線MN的方程.
試題解析：(1)依題意知：橢圓的長半軸長，則A(2，0)，
設(shè)橢圓E的方程為           2分
由橢圓的對稱性知|OC|＝|OB|又∵，|BC|＝2|AC|
∴AC⊥BC，|OC|＝|AC|∴△AOC為等腰直角三角形，
∴點(diǎn)C的坐標(biāo)為(1，1)，點(diǎn)B的坐標(biāo)為(－1，－1)，          4分
將C的坐標(biāo)(1，1)代入橢圓方程得
∴所求的橢圓E的方程為                      5分
（2）解法一：設(shè)在橢圓E上存在點(diǎn)Q，使得，設(shè)，則
即點(diǎn)Q在直線上，                             7分
∴點(diǎn)Q即直線與橢圓E的交點(diǎn)，
∵直線過點(diǎn)，而點(diǎn)橢圓在橢圓E的內(nèi)部，
∴滿足條件的點(diǎn)Q存在，且有兩個(gè)．                          9分
解法二：設(shè)在橢圓E上存在點(diǎn)Q，使得，設(shè)，則
即，   ①                       -7分
又∵點(diǎn)Q在橢圓E上，∴，        ②
由①式得代入②式并整理得：，  -③
∵方程③的根判別式，
∴方程③有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根，即滿足條件的點(diǎn)Q存在，且有兩個(gè)．       9分
（3）解法一：

設(shè)點(diǎn)，由M、N是的切點(diǎn)知，,
∴O、M、P、N四點(diǎn)在同一圓上，                     10分
且圓的直徑為OP,則圓心為，
其方程為，               11分
即  -④
即點(diǎn)M、N滿足方程④，又點(diǎn)M、N都在上，
∴M、N坐標(biāo)也滿足方程       -⑤
⑤-④得直線MN的方程為，               12分
令得，令得，                 13分
∴，又點(diǎn)P在橢圓E上，
∴，即=定值.                 14分
解法二：設(shè)點(diǎn)則     10分
直線PM的方程為化簡得      ④
同理可得直線PN的方程為       -⑤         11分
把P點(diǎn)的坐標(biāo)代入④、⑤得
∴直線MN的方程為，                           12分
令得，令得，                      13分
∴，又點(diǎn)P在橢圓E上，
∴，即=定值．                      -14分