题目内容

如图,F1,F2是椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)上的焦点,P为椭圆上的点,PF1⊥OX轴,且OP和椭圆的一条长轴顶点A和短轴顶点B的连线AB平行.
(1)求椭圆的离心率e
(2)若Q是椭圆上任意一点,证明∠F1QF2
π
2

(3)过F1与OP垂直的直线交椭圆于M,N,若△MF2N的面积为20
3
,求椭圆方程.
(1)易得 P(-c,
b2
a
),kOP=
b2
-ac
kAB=-
b
a

-
b2
ac
=-
b
a
⇒b=c⇒a=
2
c

e=
c
a
=
2
2

(2)证明:由椭圆定义得:|F1Q|+|F2Q|=2a,
所以cos∠F1QF2=
|F1Q|2+|F2Q|2-|F1F2|2
2|F1Q||F2Q|

=
4a2-4c2-2|F1Q||F2Q|
2|F1Q||F2Q|
=
2b2
|F1Q||F2Q|
-1

因为|F1Q||F2Q|≤(
|F1Q|+|F2Q|
2
)
2
=a2

cos∠F1QF2
2b2
a2
-1=
2c2
2c2
-1=0

F1QF2
π
2

(3)设直线MN的方程为 y=
a
b
(x+c),即y=
2
(x+c)

代入椭圆方程消去x得:
(1-
1
2
y+c)
2
a2
+
y2
b2
=1

整理得:5y2-2
2
cy-2c2=0

y1+y2=
2
2
c
5
y1y2=-
2c2
5

(y1-y2)2=(
2
2
c
5
)
2
+
8c2
5
=
48c2
25

因为S△PF2Q=
1
2
•2c•|y1-y2|=
4
3
c2
5
=20
3

所以c2=25
因此a2=50,b2=25,
所以椭圆方程为
x2
50
+
y2
25
=1
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