設x,y∈R,
、
,為直角坐標平面內x軸,y軸正方向上的單位向量,若向量
=x
+(y+2)
,
=x
+(y-2)
,且|
|+|
|=8.
(1)求點M(x,y)的軌跡C的方程;
(2)過點(0,3)作直線l與曲線C交于A、B兩點.設
=
+
,是否存在這樣的直線l,使得四邊形OAPB為菱形?若存在,求出直線l的方程;若不存在,請說明理由.
(1)∵
=x
+(y+2)
,
=x
+(y-2)
∴|
|=
,|
|=
設F
1(0,-2),F(xiàn)
2(0,2),動點M(x,y),可得|
|、|
|分別表示點M到F
1、F
2的距離.
∵|
|+|
|=8,即M到F
1、F
2的距離之和等于8,
∴點M(x,y)的軌跡C是以F
1(0,-2),F(xiàn)
2(0,2)為焦點,長軸長為8的橢圓,
可得a=4,c=2,b
2=a
2-c
2=12,
可得橢圓方程為
+
=1,即為點M(x,y)的軌跡C的方程;
(2)由于直線l過點(0,3),故
①當直線l為y軸時,A、B為橢圓的頂點,可得
=
+
=
此時點P與原點重合,不符合題意;
②當直線l與x軸不垂直時,設方程為y=kx+3,A(x
1,y
1),B(x
2,y
2)
由
消去y,得(4+3k
2)x
2+18kx-21=0
此時△=(18k)
2-4(4+3k
2)?(-21)=576k
2+336>0恒成立
x
1+x
2=
,代入直線得y
1+y
2=k(x
1+x
2)+12=
∵
=
+
,∴四邊形OAPB是平行四邊形,
若四邊形OAPB是菱形,則|
|=|
|
∵
=(x
1,y
1),
=(x
2,y
2)
∴x12+y12=x22+y22,化簡得(x
1+x
2)(x
1-x
2)+(y
1+y
2)(y
1-y
2)=0
可得l的斜率k=
=-
=-
=-
解之得k=0,因此存在直線y=3,使得四邊形OAPB為菱形.