(本小题满分13分)
设是单位圆上的任意一点,是过点与轴垂直的直线,是直线与轴的交点,点在直线上,且满足(,且)。当点在圆上运动时,记点的轨迹为曲线。
(I)求曲线的方程,判断曲线为何种圆锥曲线,并求焦点坐标;
(Ⅱ)过原点且斜率为的直线交曲线于、两点,其中在第一象限,它在轴上的射影为点,直线交曲线于另一点,是否存在,使得对任意的,都有?若存在,求的值;若不存在,请说明理由。
(Ⅰ)如图:
设,,则由(, 且),
可得,,所以
因为点在单位圆上运动,所以
将①式代入②式即得所求曲线的方程为(,且)。
因为,所以
当时,曲线是焦点在轴上的椭圆,
两焦点坐标分别为,;
两焦点坐标分别为,。
(Ⅱ)如图:
,设,,则,
直线的方程为,将其代入椭圆的方程并整理可得
。
依题意可知此方程的两根为,于是由韦达定理可得,即。
因为点在直线上,所以。
于是,。
而等价于,
即,又,得,
故存在,使得在其对应的椭圆上,对任意的,都有。
本题主要考查圆锥曲线的方程求解以及给定条件求参数的问题。
(Ⅰ)根据点在单位圆上以及这一关系可求得曲线方程,由此可知焦点坐标;
(Ⅱ)设出所有特殊点的坐标以及直线方程,根据题目所给出的特殊几何关系化为与有关的表达式,得到未知量之间的等式关系,求解即可得到的值。