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设椭圆C +=1ab0)的左、右焦点分别为F1F2,上顶点为A,过点AAF2垂直的直线交z轴负半轴于点Q,且+=,过AQF2三点的圆的半径为2.过定点M02)的直线l与椭圆C交于GH两点(点G在点MH之间).

I)求椭圆C的方程;

)设直线l的斜率k0,在x轴上是否存在点Pm0),使得以PGPH为邻边的平行四边形是菱形.如果存在,求出m的取值范围,如果不存在,请说明理由.

答案

【考点】KH:直线与圆锥曲线的综合问题;K3:椭圆的标准方程.

【分析】I)因为,知ac的一个方程,再利用AQF的外接圆与直线l相切得出另一个方程,解这两个方程组成的方程组即可求得所求椭圆方程;

II)设l的方程代入椭圆的方程,消去y得到关于x的一元二次方程,再结合根与系数的关系利用向量的坐标表示,利用基本不等式,即可求得m的取值范围.

【解答】解:(I)因为,所以F1F2Q中点.

Q的坐标为(﹣3c0),

因为AQAF2,所以b2=3c×c=3c2a2=4c×c=4c2

且过AQF2三点的圆的圆心为F1(﹣c0),半径为2c

因为该圆与直线l相切,所以,解得c=1

所以a=2b=,所以所求椭圆方程为

)设l的方程为y=kx+2k0),与椭圆方程联立,消去y可得(3+4k2x2+16kx+4=0

Gx1y1),Hx2y2),则x1+x2=

=x1my1+x2my2=x1+x22my1+y2).

=x1+x22mkx1+x2+4

=x2x1y2y1=x2x1kx2x1)).

由于菱形对角线互相垂直,则(=0

所以(x2x1[x1+x2)﹣2m]+kx2x1[kx1+x2+4]=0

故(x2x1[x1+x2)﹣2m+k2x1+x2+4k]=0

因为k0,所以x2x10

所以(x1+x2)﹣2m+k2x1+x2+4k=0,即(1+k2)(x1+x2+4k2m=0

所以(1+k2)(﹣+4k2m=0

解得m=,即

因为k,可以使,所以

故存在满足题意的点Pm的取值范围是[).

【点评】本题考查椭圆的标准方程,考查直线与椭圆的位置关系,考查韦达定理的运用,考查基本不等式的运用,解题时应充分挖掘题目的隐含条件,寻找量与量间的关系灵活转化,属于中档题.

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