Question

已知椭圆的中心是坐标原点O，焦点在x轴上，短轴长为2，且两个焦点和短轴的两个端点恰为一个正方形的顶点．过右焦点F与x轴不垂直的直线l交椭圆于P，Q两点．
（Ⅰ）求椭圆的方程；
（Ⅱ）在线段OF上是否存在点M（m，0），使得|MP|=|MQ|？若存在，求出m的取值范围；若不存在，请说明理由．

Answer

（Ⅰ）先确定椭圆的短半轴长，再根据两个焦点和短轴的两个端点恰为一个正方形的顶点，即可求出椭圆的方程；（Ⅱ）分类讨论：（1）若l与x轴重合时，显然M与原点重合，m=0；（2）若直线l的斜率k≠0，则可设l：y=k（x-1），与椭圆的方程联立，确定PQ的中点横坐标，进而可得PQ的中点的坐标，根据|MP|=|MQ|，即可求得m的取值范围．
【解析】
（Ⅰ）因为椭圆的短轴长：2b=2⇒b=1，
又因为两个焦点和短轴的两个端点恰为一个正方形的顶点，所以：b=c⇒a2=b2+c2=2；
故椭圆的方程为：…（4分）
（Ⅱ）（1）若l与x轴重合时，显然M与原点重合，m=0；
（2）若直线l的斜率k≠0，则可设l：y=k（x-1），设P（x1，y1），Q（x2，y2）则：
所以化简得：（1+2k2）x2-4k2x+2k2-2=0；PQ的中点横坐标为：，
代入l：y=k（x-1）可得：PQ的中点为N，
由于|MP|=|MQ|得到
所以：综合（1）（2）得到：…（14分）