分析:(Ⅰ)连接OB,根据底面是以O为中心的菱形,PO⊥底面ABCD,AB=2,∠BAD=,M为BC上一点,且BM=
,结合菱形的性质,余弦定理,勾股定理,可得OM⊥BC及PO⊥BC,进而由线面垂直的判定定理得到BC⊥平面POM;(Ⅱ)设PO=a,利用勾股定理和余弦定理解三角形求出PO的值,及四棱锥P﹣ABMO的底面积S,代入棱锥体积公式,可得答案.
解答:证明:(Ⅰ)∵底面是以O为中心的菱形,PO⊥底面ABCD,故O为底面ABCD的中心,连接OB,则AO⊥OB,∵AB=2,∠BAD=
,∴OB=AB•sin∠BAO=2sin(
)=1,又∵BM=
,∠OBM=
,∴在△OBM中,OM2=OB2+BM2﹣2OB•BM•cos∠OBM=
,即OB2=OM2+BM2,即OM⊥BM,∴OM⊥BC,又∵PO⊥底面ABCD,BC⊂底面ABCD,∴PO⊥BC,又∵OM∩PO=O,OM,PO⊂平面POM,∴BC⊥平面POM;(Ⅱ)由(Ⅰ)可得:OA=AB•cos∠BAO=2cos(
)=
,设PO=a,由PO⊥底面ABCD可得:△POA为直角三角形,故PA2=PO2+OA2=a2+3,由△POM也为直角三角形得:PM2=PO2+OM2=a2+
,连接AM,
在△ABM中,AM2=AB2+BM2﹣2AB•BM•cos∠ABM=
=
,由MP⊥AP可知:△APM为直角三角形,则AM2=PA2+PM2,即a2+3+a2+
=
,解得a=
,即PO=
,此时四棱锥P﹣ABMO的底面积S=S△AOB+S△BOM=
•AO•OB+
•BM•OM=
,∴四棱锥P﹣ABMO的体积V=
S•PO=
点评:本题考查的知识点是棱锥的体积,直线与平面垂直的判定,难度中档.
21.(12分)(2014•重庆)如图,设椭圆+
=1(a>b>0)的左右焦点分别为F1,F2,点D在椭圆上,DF1⊥F1F2,
=2
,△DF1F2的面积为
.
(Ⅰ)求该椭圆的标准方程;
(Ⅱ)是否存在圆心在y轴上的圆,使圆在x轴的上方与椭圆有两个交点,且圆在这两个交点处的两条切线互相垂直并分别过不同的焦点?若存在,求出圆的方程;若不存在,请说明理由.
考点:直线与圆锥曲线的综合问题.菁优网版权所有
专题:圆锥曲线中的最值与范围问题.
分析:(Ⅰ)设F1(﹣c,0),F2(c,0),依题意,可求得c=1,易求得|DF1|==
,|DF2|=
,从而可得2a=2
,于是可求得椭圆的标准方程;(Ⅱ)设圆心在y轴上的圆C与椭圆
+y2=1相交,P1(x1,y1),P2(x2,y2)是两个交点,依题意,利用圆和椭圆的对称性,易知x2=﹣x1,y1=y2,|P1P2|=2|x1|,由F1P1⊥F2P2,得x1=﹣
或x1=0,分类讨论即可求得圆心及半径,从而可得圆的方程.
解答:解:(Ⅰ)设F1(﹣c,0),F2(c,0),其中c2=a2﹣b2,由=2
,得|DF1|=
=
c,从而
=
|DF1||F1F2|=
c2=
,故c=1.从而|DF1|=
,由DF1⊥F1F2,得
=
+
=
,因此|DF2|=
,所以2a=|DF1|+|DF2|=2
,故a=
,b2=a2﹣c2=1,因此,所求椭圆的标准方程为
+y2=1;(Ⅱ)设圆心在y轴上的圆C与椭圆
+y2=1相交,P1(x1,y1),P2(x2,y2)是两个交点,
y1>0,y2>0,F1P1,F2P2是圆C的切线,且F1P1⊥F2P2,由圆和椭圆的对称性,易知x2=﹣x1,y1=y2,|P1P2|=2|x1|,由(Ⅰ)知F1(﹣1,0),F2(1,0),所以
=(x1+1,y1),
=(﹣x1﹣1,y1),再由F1P1⊥F2P2,得﹣
+
=0,由椭圆方程得1﹣
=
,即3
+4x1=0,解得x1=﹣
或x1=0.当x1=0时,P1,P2重合,此时题设要求的圆不存在;当x1=﹣
时,过P1,P2,分别与F1P1,F2P2垂直的直线的交点即为圆心C,设C(0,y0)由F1P1,F2P2是圆C的切线,知CP1⊥F1P1,得
•
=﹣1,而|y1|=|x1+1|=
,故y0=
,故圆C的半径|CP1|=
=
.综上,存在满足题设条件的圆,其方程为x2+
=
.
点评:本题考查直线与圆锥曲线的综合问题,考查化归思想、方程思想分类讨论思想的综合应用,考查综合分析与运算能力,属于难题.