题目内容

如图,F是椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)的一个焦点,A,B是椭圆的两个顶点,椭圆的离心率为
1
2
.点C在x轴上,BC⊥BF,B,C,F三点确定的圆M恰好与直线l1x+
3
y+3=0
相切.
(Ⅰ)求椭圆的方程:
(Ⅱ)过点A的直线l2与圆M交于PQ两点,且
MP
MQ
=-2
,求直线l2的方程.
(Ⅰ)∵F是椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)的一个焦点,A,B是椭圆的两个顶点,
椭圆的离心率为
1
2

c
a
=
1
2
,∴
c2
a2
=1-
b2
a2
=
1
4
,∴b=
3
2
a
,c=
1
2
a

设F(-c,0),B(0,
3
2
a
)=(0,
3
c
),
∵kBF=
b
c
=
3
,BC⊥BF,
∴kBC=-
3
3
,∴
b
xC
=
3
3
,∴xC=
3
b
=
3
2
a•
3
=
3
2
a
=3c,
∴C(3c,0),
设圆M的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
把B(0,
3
c
),C(3c,0),F(-c,0)代入,得:
3c2+
3
cE+F=0
9c2+3cD+F=0
c2-cD+F=0

解得D=-2c,E=0,F=-3c2
∴圆M的方程为(x-c)2+y2=4c2
∵圆M与直线l1:x+
3
y+3=0相切,
|1×c+
3
×0+3|
1+3
=2c
,解得c=1,
∴a=2,b=
3

∴所求的椭圆方程为
x2
4
+
y2
3
=1

(Ⅱ)∵A是椭圆方程为
x2
4
+
y2
3
=1
的左顶点,∴A(-2,0),
∵圆M的方程为(x-1)2+y2=1,
∴过点A斜率不存在的直线与圆不相交,
∴设直线l2的方程为y=k(x+2),
MP
MQ
=-2
,又|
MP
|=|
MQ
|=2,
∴cos<
MP
MQ
>=
MP
MQ
|
MP
|•|
MQ
|
=-
1
2

∴∠PMQ=120°,
圆心M到直线l2的距离d=
1
2
r=1

|k+2k|
k2+1
=1
,解得k=±
2
4

∴直线l2的方程为y=±
2
4
(x+2).
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