Question

已知曲線C：

x2

m+2

+

y2

3-m

=1（m∈R）．
（Ⅰ）若曲線C是焦點在x軸上的橢圓，求m的取值范圍；
（Ⅱ）設m=2，過點D（0，4）的直線l與曲線C交于M，N兩點，O為坐標原點，若∠OMN為直角，求直線l的斜率．

Answer 1

（Ⅰ）若曲線C：

x2

m+2

+

y2

3-m

=1是焦點在x軸上的橢圓，
則有m+2＞3-m＞0，
解得

1

2

＜m＜3．
∴m的取值范圍是（

1

2

，3）．（3分）
（Ⅱ）m=2時，曲線C的方程為

x2

4

+y2=1，C為橢圓，
由題意知，點D（0，4）的直線l的斜率存在，
∴設l的方程為y=kx+4，
由

x2 4 +y2=1， y=kx+4

消去y得（1+4k²）x²+32kx+60=0．（5分）
△=（32k）²-240（1+4k²）=64k²-240，
當△＞0時，解得k2＞

15

4

．
設M，N兩點的坐標分別為（x₁，y₁），（x₂，y₂），
因為∠OMN為直角，所以k_OM•k=-1，即

y1

x1

•

y1-4

x1

=-1，
整理得

x

21

=4y1-

y

21

．①（7分）
又

x 21

4

+

y

21

=1，②，
將①代入②，消去x₁得3

y

21

+4y1-4=0，
解得y1=

2

3

或y₁=-2（舍去），
將y1=

2

3

代入①，得x1=±

2

3

5

，
∴k=

y1-4

x1

=±

5

．
故所求k的值為±

5

．（9分）