题目内容
【题目】设椭圆C: + =1(a>b>0),定义椭圆的“伴随圆”方程为x2+y2=a2+b2;若抛物线x2=4y的焦点与椭圆C的一个短轴重合,且椭圆C的离心率为 .
(1)求椭圆C的方程和“伴随圆”E的方程;
(2)过“伴随圆”E上任意一点P作椭圆C的两条切线PA,PB,A,B为切点,延长PA与“伴随圆”E交于点Q,O为坐标原点.
①证明:PA⊥PB;
②若直线OP,OQ的斜率存在,设其分别为k1 , k2 , 试判断k1k2是否为定值,若是,求出该值;若不是,请说明理由.
【答案】
(1)解:由抛物线x2=4y的焦点为(0,1)与椭圆C的一个短轴端点重合,
∴b=1,
由椭圆C的离心率e= = = ,则a2=3,
∴椭圆的标准方程为: ,x2+y2=4
(2)解:①证明:设A(x1,y1),B(x2,y2),过点P过椭圆C的切线斜率存在且不为零,
设方程为y=kx+m,(k≠0),
由直线y=kx+m,过P(x1,y1),则m=y1﹣kx1,且x12+y12=4,
,消去y得:(3k2+1)x2+6kmx+3m2﹣3=0,
△=36k2m2﹣4(3k2+1)(3m2﹣3)=0,整理得:m2=3k2+1,
将m=y1﹣kx1,代入上式关于k的方程(x12﹣3)k2﹣2x1y1k+y12﹣1=0,(x12﹣3≠0),
则kPAkPB= =﹣1,(x12+y12=4),
当切线的斜率不存在或等于零结论显然成立,
∴PA⊥PB,
②当直线PQ的斜率存在时,
由①可知直线PQ的方程为y=kx+m,
,整理得:(k2+1)x2+2kmx+m2﹣4=0,
则△=4k2m2﹣4(k2+1)(m2﹣4),将m2=3k2+1,代入整理△=4k2+12>0,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则x1+x2=﹣ ,x1x2= ,
∴k1k2= = = ,
= ,
将m2=3k2+1,即可求得求得k1k2=﹣ ,
当直线PQ的斜率不存在时,易证k1k2=﹣ ,
∴综上可知:k1k2=﹣
【解析】(1)由抛物线的方程,求得b的值,利用离心率公式,即可求得a的值,求得椭圆方程;(2)①设直线y=kx+m,代入椭圆方程,利用韦达定理及直线的斜率公式,即可求得kPAkPB=﹣1,即可证明PA⊥PB;②将直线方程代入圆方程,利用韦达定理及直线的斜率公式求得k1k2= ,代入即可求得k1k2=﹣ .