已知橢圓
()的離心率
,過焦點且垂直于軸的直線被橢圓截得的線段長為.
(1) 求橢圓的方程;
(2) 斜率為的動直線與橢圓交于兩點,在平面上是否存在定點,使得當直線與直線的斜率均存在時,斜率之和是與無關的常數?若存在,求出所有滿足條件的定點的坐標;若不存在,請說明理由.
分析與解(1) 根據題意,通徑長
,于是橢圓的方程為
.
(2) 法一 仿射變換
利用仿射變換.設定點的坐標為,平移坐標系,使點為坐標原點,則橢圓方程變為
當不過點時,設動直線的方程為,則聯立直線與橢圓方程,有
整理得的系數為
而的系數為
根據題意,直線與直線的斜率之和
為定值.于是
解得,
或,
.對應的點在橢圓上,于是不需要考慮過點的情形.
綜上所述,所有滿足條件的定點的坐標為
或
.
注可以將橢圓仿射為圓,則直線的斜率為
,于是點始終平分弧,進而可取,此時,因此直線與直線的斜率始終互為相反數,符合題意.
法二 直接計算
設
,與橢圓方程聯立得設
,則有直線的斜率之和
當
時斜率的和恒為,解得
綜上所述,所有滿足條件的定點的坐標為
或