Question

已知A、B、C是長軸長為4的橢圓上的三點，點A是長軸的一個頂點，BC過橢圓中心O，如圖，且

AC

•

BC

=0，|BC|=2|AC|．
（1）求橢圓的方程；
（2）如果橢圓上兩點P、Q使∠PCQ的平分線垂直AO，則總存在實數(shù)λ，使

PQ

=λ

AB

，請給出證明．

Answer 1

（1）以O為原點，OA所在的直線為x軸建立如圖所示的直角坐標系，
則A（2，0），設所求橢圓的方程為：x2+

y2

b2

=4（0＜b＜1），由橢圓的對稱性知|OC|=|OB|，
由

AC

•

BC

=0得AC⊥BC，
∵|BC|=2|AC|，
∴|OC|=|AC|，
∴△AOC是等腰直角三角形，
∴C的坐標為（1，1），
∵C點在橢圓上
∴1+

1

b2

=4，
∴b²=

1

3

，所求的橢圓方程為x²+3y²=4．
（Ⅱ）由于∠PCQ的平分線垂直O(jiān)A（即垂直于x軸），
不妨設直線PC的斜率為k，則直線QC的斜率為-k，
直線PC的方程為：y=k（x-1）+1，直線QC的方程為y=-k（x-1）+1，
由

y=k(x-1)+1 x2+3y2-4=0

得：（1+3k²）x²-6k（k-1）x+3k²-6k-1=0（*）
∵點C（1，1）在橢圓上，
∴x=1是方程（*）的一個根，則其另一根為

3k2-6k-1

1+3k2

，設P（x_P，y_P），?Q（x_Q，y_Q），x_P=

3k2-6k-1

1+3k2

，同理x_Q=

3k2+6k-1

1+3k2

，
k_PQ=

yp-yQ

xP-xQ

=

k(xP+xQ)-2k

xP-xQ

=

k( 3k2-6k-1 1+3k2 + 3k2+6k-1 1+3k2 )-2k

3k2-6k-1 1+3k2 - 3k2+6k-1 1+3k2

=

1

3

而由對稱性知B（-1，-1），又A（2，0），
∴k_AB=

1

3

，
∴k_PQ=k_AB，
∴

AB

與

PQ

共線，且

AB

≠0，即存在實數(shù)λ，使

PQ

=λ

AB

．