题目内容

【题目】设椭圆,定义椭圆C的“相关圆”E为:.若抛物线的焦点与椭圆C的右焦点重合,且椭圆C的短轴长与焦距相等.

(1)求椭圆C及其“相关圆”E的方程;

(2)过“相关圆”E上任意一点P作其切线l,若l 与椭圆交于A,B两点,求证:为定值(为坐标原点);

(3)在(2)的条件下,求面积的取值范围.

【答案】(1),;(2)证明见解析;(3).

【解析】

(1)由题设知,又,从而可得,得椭圆方程,及相关圆方程;

(2)对直线斜率进行讨论,斜率不存在时,直接写出直线方程,求出坐标,得,

斜率存在时,设直线方程为,与椭圆方程联立方程组,消元后得关于的二次方程,有韦达定理得,由直线与圆相切得关系,计算也可得,定值.

(3)由于是“相关圆”半径,所以,结合韦达定理求得,并得到其范围,从而得面积的范围.

(1)抛物线的焦点是,与椭圆的一个焦点重合,∴,又,所以,

椭圆方程为,“相关圆”的方程为.

(2)当直线斜率不存在时,不妨设其方程为,则,可得.

当直线斜率存在时,设其方程为,设,由得,

,即,

由韦达定理得,.

因为直线与圆相切,所以,整理得,

所以,所以,,为定值.

(3)由于,因此求面积的取值范围只要求弦长的取值范围.

当直线斜率不存在时,,,

当直线斜率存在时,

,

时,0,

时,,

∴,即,当且仅当即时,.

所以的取值范围是,

故面积的取值范围是.

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