题目内容

【题目】椭圆:,其长轴是短轴的两倍,以某短轴顶点和长轴顶点为端点的线段作为直径的圆的周长为,直线与椭圆交于,两点.

(1)求椭圆的方程;

(2)过点作直线的垂线,垂足为.若,求点的轨迹方程;

(3)设直线,,的斜率分别为,,,其中且.设的面积为.以、为直径的圆的面积分别为,,求的取值范围.

【答案】(1);(2);(3).

【解析】

(1)由题意知a=2b,且,由此能求出椭圆方程.

(2)先考虑直线斜率存在时,设直线的方程为,和椭圆的方程联立,结合向量的垂直关系即可找到找m,k的关系式,从而求得.再验证斜率不存在时也满足,则可得点的轨迹方程.

(3)设直线l的方程为y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),联立,利用韦达定理、椭圆弦长公式结合已知条件能求出的取值范围.

(1)由题可知,,且,解得:,,

故椭圆的方程为:.

(2)当直线斜率存在时,设直线的方程为,

由可得,由韦达定理有:

且

∵,∴,即

∴

由韦达定理代入化简得:

∵垂直直线,∴

当直线斜率不存在时,设:,易求,此时

所以点的轨迹方程为.

(3)设直线的方程为,

由可得,由韦达定理有:

且

∵,∴,即

由韦达定理代入化简得:.

∵,∴

此时,即.

故

又

为定值.

∴

∴当且仅当时等号成立.

综上:.

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