(本小题满分13分)
如图,为坐标原点,双曲线:(,)和椭圆:均过点,且以的两个顶点和的两个焦点为顶点的四边形是面积为的正方形。
(Ⅰ)求,的方程;
(Ⅱ)是否存在直线,使得与交于、两点,与只有一个公共点,且?证明你的结论。
(Ⅰ)设的焦距为,由题意知,,。从而,。因为点在双曲线上,所以。故。由椭圆的定义知。于是,。故,的方程分别为,。
(Ⅱ)不存在符合题设条件的直线。
(ⅰ)若存在直线垂直于轴,因为与只有一个公共点,所以直线的方程为或。
当时,易知,,所以,。此时,。
当时,同理可知,。
(ⅱ)若直线不垂直于轴,设的方程为。由,得。当与相交于,两点时,设,,则,是上述方程的两个实根,从而,。于是。由,得。因为直线与只有一个公共点,所以上述方程的判别式。化简,得。因此,于是,即。故。综合(ⅰ),(ⅱ)可知,不存在符合题设条件的直线。
本题主要考查圆锥曲线与直线方程。
(1)根据已知条件构造关于双曲线和椭圆的,的方程,求解即可得到结论;
(2)对直线斜率存在和不存在两种情况进行讨论,分别在两种情况下与曲线方程联立,得到需证明式子左右两边的值比较得到矛盾,于是不存在这样的直线。