题目内容

【题目】已知椭圆的中心在原点,焦点在x轴上,离心率为 ,且经过点M(4,1),直线l:y=x+m交椭圆于不同的两点A,B. (Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)求m的取值范围;
(Ⅲ)若直线l不过点M,求证:直线MA、MB与x轴围成一个等腰三角形.

【答案】解:(Ⅰ)设椭圆的方程为 , ∵椭圆的离心率为
∴a2=4b2
又∵M(4,1),
,解得b2=5,a2=20,故椭圆方程为
(Ⅱ)将y=x+m代入 并整理得
5x2+8mx+4m2﹣20=0,
∵直线l:y=x+m交椭圆于不同的两点A,B
∴△=(8m)2﹣20(4m2﹣20)>0,解得﹣5<m<5.
(Ⅲ)设直线MA,MB的斜率分别为k1和k2 , 只要证明k1+k2=0.
设A(x1 , y1),B(x2 , y2),
根据(Ⅱ)中的方程,利用根与系数的关系得:

上式的分子=(x1+m﹣1)(x2﹣4)+(x2+m﹣1)(x1﹣4)
=2x1x2+(m﹣5)(x1+x2)﹣8(m﹣1)
=
所以k1+k2=0,得直线MA,MB的倾斜角互补
∴直线MA、MB与x轴围成一个等腰三角形
【解析】(I)设出椭圆的标准方程,根据椭圆的离心率为 ,得出a2=4b2 , 再根据M(4,1)在椭圆上,解方程组得b2=5,a2=20,从而得出椭圆的方程;(II)因为直线l:y=x+m交椭圆于不同的两点A,B,可将直线方程与椭圆方程消去y得到关于x的方程,有两个不相等的实数根,从而△>0,解得﹣5<m<5;(III)设出A(x1 , y1),B(x2 , y2),对(II)的方程利用根与系数的关系得: .再计算出直线MA的斜率k1= ,MB的斜率为k2= ,将式子K1+K2通分化简,最后可得其分子为0,从而得出k1+k2=0,得直线MA,MB的倾斜角互补,命题得证.

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