Question

如图：已知椭圆A，B，C是长轴长为4的椭圆上三点，点A是长轴的一个端点，BC过椭圆的中心O，且．
（Ⅰ）求椭圆的标准方程；
（Ⅱ）如果椭圆上两点P，Q使得直线CP，CQ与x轴围成底边在x轴上的等腰三角形，是否总存在实数λ使？请给出证明．

Answer

（Ⅰ）设椭圆的标准方程，根据长轴求得a，点A是长轴的一个顶点可求得A的坐标．根据判断△AOC是等腰直角三角形，进而求得C的坐标代入椭圆的方程求得b，最后可得椭圆的方程．
（Ⅱ）设直线PC的方程与椭圆方程联立，消元后根据△＞0判断k的范围．设点P（x1，y1）由韦达定理可求得x1和y1关于k的表达式，直线CP、CQ与x轴围成底边在x轴上的等腰三角形推断直线CP、CQ的斜率互为相反数，进而得到k的范围，同样的设点Q（x2，y2），根据韦达定理求得x2和y2关于k的表达式，根据椭圆是中心对称图形求得点B的坐标，根据关系得证．
【解析】
（Ⅰ）设椭圆方程为，
∵椭圆的长轴长为4，
∴a=2，
∵点A是长轴的一个顶点，
∴A（2，0），
∵．
∴△AOC是等腰直角三角形，从而C（1，1），
代入椭圆方程得，
∴椭圆方程为．

（Ⅱ）设直线lPC：y=kx+1-k（k≠0）
与椭圆方程联立得到（3k2+1）x2+6k（1-k）x+3（1-k）2-4=0
则△=[6k（1-k）]2-4（3k2+1）[3（k-1）2-4]=4（3k+1）2＞0从而且k≠0
设点P（x1，y1），而C（1，1），由韦达定理知
代回lPC：y=kx+1-k得到
∵直线CP、CQ与x轴围成底边在x轴上的等腰三角形
∴直线CP、CQ的斜率互为相反数，即且k≠0
故设点Q（x2，y2），同理可知，
所以
∵椭圆是中心对称图形
∴B（-1，-1），
故，即总存在实数λ使