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已知点P(2,0)及椭圆C:x2+16y2=16.
(Ⅰ)过点P的直线l1与椭圆交于M、N两点,且|MN|=
3
,求以线段MN为直径的圆Q的方程;
(Ⅱ)设直线kx-y+1=0与椭圆C交于A,B两点,是否存在实数k,使得过点P的直线l2垂直平分弦AB?若存在,求出实数k的值;若不存在,请说明理由.
考点:直线与圆锥曲线的综合问题
专题:圆锥曲线中的最值与范围问题
分析:(Ⅰ)由已知条件推导出当|MN|=
3
时,直线垂直于x轴,此时MN的中点为P,由此能求出圆的方程.
(Ⅱ)联立
kx-y+1=0
x2+16y2=16
,得(16k2+1)x2+32kx=0,解方程得到A(0,1),B(
-32k
16k2+1
-16k2+1
16k2+1
),由此利用
PM
AB
,求出不存在实数k,使得过点P的直线l2垂直平分弦AB.
解答: 解:(Ⅰ)椭圆方程化为
x2
16
+y2=1

∵P(2,0)在椭圆内部,∴过P的直线与椭圆总是交于两点M,N,
当|MN|=
3
时,直线垂直于x轴,此时MN的中点为P,
圆Q的中心为P(2,0),半径为r=
3
2

∴所求圆的方程为(x-2)2+y2=
3
4

(Ⅱ)联立
kx-y+1=0
x2+16y2=16

消去y,并整理,得(16k2+1)x2+32kx=0,
解得
x=0
y=1
,或
x=-
32k
16k2+1
y=
-16k2+1
16k2+1

∴A(0,1),B(
-32k
16k2+1
-16k2+1
16k2+1
),
∴AB的中点M(
-16k
16k2+1
1
16k2+1
),
PM
=(
-32k2-16k-2
16k2+1
1
16k2+1
)

AB
=(
-32k
16k2+1
-32k2
16k2+1
),
PM
AB
,∴k=0,或32k2+15k+2=0,
∴k=0,
当k=0时,A,B两点重合,这矛盾,
∴不存在实数k,使得过点P的直线l2垂直平分弦AB.
点评:本题考查圆的方程的求法,考划满足条件的实数是否存在的判断,解题时要认真审题,注意等价转化思想的合理运用.
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5
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2
2
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