题目内容

已知椭圆C的两个焦点分别为F1和F2,且点A(-
5
,0),B(
5
,0)在椭圆C上,又F1(-
5
,4)

(1)求焦点F2的轨迹C的方程;
(2)若直线y=kx+b(k>0)与曲线C交于M、N两点,以MN为直径的圆经过原点,求实数b的取值范围.
(1)|AF1|+|AF2|=|BF1|+|BF2|,
∴|AF2|-|BF2|=|BF1|-|AF1|=6-4=2,
故轨迹F为以A、B为焦点的双曲线的右支.
设其方程为:
x2
a2
-
y2
b2
=1(a>0,b>0,x>0)

∵2a=2,
∴a=1,b2=c2-a2=4.
故轨迹方程为x2-
y2
4
=1(x>0)
.…(6分)
(2)由
x2-
y2
4
=1(x>0)
y=kx+b
,消去y整理,得
方程(4-k2)x2-2kbx-(b2+4)=0有两个正根x1,x2
△=4k2b2+4(4-k2)( b2+4)>0
x1x2=
b2+4
k2-4
>0
x1+x2=
-2kb
k2-4
>0

设M(x1,y1),N(x2,y2),由条件知x1x2+y1y2=0.
而y1y2=(kx1+b)(kx2+b)=k2x1x2+kb(x1+x2)+b2+b2
∴(k2+1)x1x2+kb(x1+x2)+b2=0,
(k2+1)(b2+4)
k2-4
-
2k2b2
k2-4
+b2=0

整理得3b2=4(k2+1),即b2=
4
3
(k2+1)

∴b2-k2+4>0,
4
3
(k2+1)-k2+4>0
显然成立.
k2>4
kb<0

而k>0,∴b<0.
b2=
4
3
(k2+1)>
4
3
(4+1)=
20
3

b<-
20
3
=-
2
15
3

故b的取值范围为(-∞,-
2
15
3
).…(13分)
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