Question

如圖，已知橢圓的左右焦點分別為F₁、F₂，橢圓的下頂點為A，點P是橢圓上任意一點，，圓M是以PF₂為直徑的圓．
（1）若圓M過原點O，求圓M的方程；
（2）當(dāng)圓M的面積為時，求PA所在直線的方程；
（3）寫出一個定圓的方程，使得無論點P在橢圓的什么位置，該定圓總與圓M相切．請寫出你的探究過程．

Answer 1

【答案】分析：（1）解法一；因為PF₂為圓M的直徑，圓M過原點O，可以判斷OP⊥OF₂，求出P點坐標(biāo)，又因為M為PF₂的中點，可求出M點坐標(biāo)，以及圓的半徑，代入圓的標(biāo)準(zhǔn)方程即可．
解法二：同解法一，可判斷OP⊥OF₂，則，利用向量的數(shù)量積的坐標(biāo)表示即可求出P點的坐標(biāo)，后面同解法一．
（2）根據(jù)圓M的面積為，求出圓半徑r，則|PF₂|=r，據(jù)此可求出P點坐標(biāo)，再結(jié)合A點坐標(biāo)，就可得到PA所在直線的方程．
（3）兩圓若始終相切，則圓心距等于半徑之和，因為圓M的半徑為|MF₂|，所以只需找到一點，是M到這點的距離等于|MF₂|加上一個定值即可．
解答：解：（1）解法一：因為圓M過原點O，所以O(shè)P⊥OF₂，
所以P是橢圓的端軸頂點，P的坐標(biāo)是（0，1）或（0，-1），
于是點M的坐標(biāo)為或，
圓M的方程為或．  
解法二：設(shè)P（x₁，y₁），因為圓M過原點O，所以O(shè)P⊥OF₂，
所以，所以x₁=0，y₁=±1，點P（0，±1）
于是點M的坐標(biāo)為或，
圓M的方程為或．   
（2）設(shè)圓M的半徑為r，由題意，，，所以
設(shè)P（x₁，y₁），則．      
聯(lián)立，解得x₁=1（x₁=3舍去），
所以點或．                      
所以或，
所以直線PA的方程為或
注：直線方程也可寫成其他形式，如：與等．
（3）以原點為圓心，為半徑的定圓始終與圓M相內(nèi)切．
定圓的方程為x²+y²=2．                  
探究過程為：設(shè)圓M的半徑為r，定圓的半徑為R，
因為，
所以當(dāng)原點為定圓圓心，半徑時，定圓始終與圓M相內(nèi)切．
點評：本題主要考查了圓的標(biāo)準(zhǔn)方程，以及直線與圓，圓與圓位置關(guān)系的判斷．