题目内容

如图,A、B分别是椭圆
y2
a2
+
x2
b2
=1(a>b>0)
的上、下两顶点,P是双曲线
y2
a2
-
x2
b2
=1
上在第一象限内的一点,直线PA、PB分别交椭圆于C、D点,如果D恰是PB的中点.
(1)求证:无论常数a、b如何,直线CD的斜率恒为定值;
(2)求双曲线的离心率,使CD通过椭圆的上焦点.
(1)设P点坐标为(x0,y0),又A、B坐标分别是(0,a)、(0,-a)
而D是PB的中点,∴D点坐标为(
x0
2
y0-a
2
),
把D点坐标代入椭圆方程,得:
(y0-a)2
a2
+
x20
b2
=4

y20
a2
-
x20
b2
=1

由①②解得,y0=2a(y0=-a舍去)x0=
3
b
,∴P点坐标为(
3
b,2a)

kPA=
y0-a
x0
=
a
3
b
,直线PA的方程是y=
a
3
b
x+a与
y2
a2
+
x2
b2
=1
联立,解得
C点坐标为(-
3
b
2
a
2
)
,又D点坐标为(
3
2
b,
a
2
)

∴C、D两点关于y轴对称,故无论a、b如何变化,都有CDx轴,直线CD的斜率恒为常常0.
(2)当CD过椭圆焦点(0,
a2-b2
)
时,
a2-b2
=
a
2
,∴b=
3
4
a2

双曲线中,c=
a2+b2
=
7
2
a

∴双曲线的离心率e=
c
a
=
7
2
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