题目内容
【题目】已知椭圆C1: (a>b>0)的一个顶点与抛物线C2:x2=4y的焦点重合,F1、F2分别是椭圆C1的左、右焦点,C1的离心率e= ,过F2的直线l与椭圆C1交于M,N两点,与抛物线C2交于P,Q两点.
(1)求椭圆C1的方程;
(2)当直线l的斜率k=﹣1时,求△PQF1的面积;
(3)在x轴上是否存在点A, 为常数?若存在,求出点A的坐标和这个常数;若不存在,请说明理由.
【答案】
(1)解:由抛物线C2:x2=4y的焦点为(1,0),可得b=1,
由e= = ,a2﹣c2=1,解得a= ,
故椭圆C1的方程为 +y2=1
(2)解:由题意可得直线l:y=1﹣x,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),代入抛物线的方程x2=4y,可得
x2+4x﹣4=0,可得x1+x2=﹣4,x1x2=﹣4,
即有|PQ|= = =8,
由F1到直线l的距离为d= = ,
可得△PQF1的面积为 |PQ|d= ×8× =4
(3)解:设x轴上存在一点A(t,0),使得 为常数.
①直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=k(x﹣1),M(x3,y3),N(x4,y4),
把直线l的方程代入椭圆方程化简可得(2k2+1)x2﹣4k2x+(2k2﹣2)=0,
∴x3+x4= ,x1x2= ,
∴y3y4=k2(x3﹣1)(x4﹣1)=k2[x3x4﹣(x3+x4)+1],
∴ =(x3﹣t)(x4﹣t)+y3y4=(k2+1)x3x4﹣(k2+t)(x3+x4)+k2+t2
= +t2,
∵ 为常数,
∴ = ,
∴t= ,
此时 =﹣2+ =﹣ ;
②当直线l与x轴垂直时,此时点M、N的坐标分别为(1, ),(1,﹣ ),
当t= 时,亦有 =﹣ .
综上,在x轴上存在定点A( ,0),使得 为常数,
且这个常数为﹣
【解析】(1)求得抛物线的焦点,可得b=1,再由椭圆的离心率公式和a,b,c的关系,可得a,进而得到椭圆方程;(2)由题意可得直线l:y=1﹣x,设P(x1 , y1),Q(x2 , y2),代入抛物线的方程x2=4y,运用韦达定理和弦长公式,以及点到直线的距离公式,运用三角形的面积公式可得所求;(3)设x轴上存在一点A(t,0),使得 为常数.①直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=k(x﹣1),M(x3 , y3),N(x4 , y4),代入椭圆方程,运用韦达定理和向量的数量积的坐标表示,化简整理,再由恒为常数,可得t,可得常数;②当直线l与x轴垂直时,求得M,N的坐标,即可判断存在A和常数.