题目内容

已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
经过点A(2,1),离心率为
2
2
.过点B(3,0)的直线l与椭圆C交于不同的两点M,N.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)求
BM
BN
的取值范围;
(Ⅲ)设直线AM和直线AN的斜率分别为kAM和kAN,求证:kAM+kAN为定值.
(Ⅰ)由题意得
4
a2
+
1
b2
=1
a2=b2+c2
c
a
=
2
2
.
,解得a=
6
b=
3
.故椭圆C的方程为
x2
6
+
y2
3
=1

(Ⅱ)由题意显然直线l的斜率存在,设直线l方程为y=k(x-3),
y=k(x-3)
x2
6
+
y2
3
=1
得(1+2k2)x2-12k2x+18k2-6=0.
因为直线l与椭圆C交于不同的两点M,N,所以△=144k4-4(1+2k2)(18k2-6)=24(1-k2)>0,解得-1<k<1.
设M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则x1+x2=
12k2
1+2k2
x1x2=
18k2-6
1+2k2

y1=k(x1-3),y2=k(x2-3).
所以
BM
BN
=(x1-3)(x2-3)+y1y2

=(1+k2)[x1x2-3(x1+x2)+9]=
3+3k2
1+2k2
=
3
2
+
3
2(1+2k2)

因为-1<k<1,所以2<
3
2
+
3
2(1+2k2)
≤3

BM
BN
的取值范围为(2,3].
(Ⅲ)由(Ⅱ)得kAM+kAN=
y1-1
x1-2
+
y2-1
x2-2

=
(kx1-3k-1)(x2-2)+(kx2-3k-1)(x1-2)
(x1-2)(x2-2)
=
2kx1x2-(5k+1)(x1+x2)+12k+4
x1x2-2(x1+x2)+4

=
2k(18k2-6)-(5k+1)•12k2+(12k+4)(1+2k2)
18k2-6-24k2+4(1+2k2)
=
-4k2+4
2k2-2
=-2

所以kAM+kAN为定值-2.
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