题目

设x，y∈R，

i

、

j

，为直角坐标平面内x轴，y轴正方向上的单位向量，若向量

a

=x

i

+（y+2）

j

，

b

=x

i

+（y-2）提问时间：2021-03-16

答案

（1）∵

a

=x

i

+（y+2）

j

，

b

=x

i

+（y-2）

j

∴|

a

|=

x2+(y+2)2

，|

b

|=

x2+(y−2)2

设F₁（0，-2），F₂（0，2），动点M（x，y），可得|

a

|、|

b

|分别表示点M到F₁、F₂的距离．
∵|

a

|+|

b

|=8，即M到F₁、F₂的距离之和等于8，
∴点M（x，y）的轨迹C是以F₁（0，-2），F₂（0，2）为焦点，长轴长为8的椭圆，
可得a=4，c=2，b²=a²-c²=12，
可得椭圆方程为

y2

16

+

x2

12

＝1，即为点M（x，y）的轨迹C的方程；
（2）由于直线l过点（0，3），故
①当直线l为y轴时，A、B为椭圆的顶点，可得

OP

=

OA

+

OB

=

0

此时点P与原点重合，不符合题意；
②当直线l与x轴不垂直时，设方程为y=kx+3，A（x₁，y₁），B（x₂，y₂）
由

y＝kx+3 y2 16 + x2 12 ＝1

消去y，得（4+3k²）x²+18kx-21=0
此时△=（18k）²-4（4+3k²）•（-21）=576k²+336＞0恒成立
x₁+x₂=

−18k

4+3k2

，代入直线得y₁+y₂=k（x₁+x₂）+12=

24

4+3k2

∵

OP

=

OA

+

OB

，∴四边形OAPB是平行四边形，
若四边形OAPB是菱形，则|

OA

|=|

OB

|
∵

OA

=（x₁，y₁），

OB

=（x₂，y₂）
∴x12+y12=x22+y22，化简得（x₁+x₂）（x₁-x₂）+（y₁+y₂）（y₁-y₂）=0
 可得l的斜率k=

y1−y2

x1−x2

=-

x1+x2

y1+y2

=-

−18k 4+3k2

24 4+3k2

=-

3k

4

解之得k=0，因此存在直线y=3，使得四边形OAPB为菱形．