题目内容

若椭圆E1:
x2
a
2
1
+
y2
b
2
1
=1
和椭圆E2:
x2
a
2
2
+
y2
b
2
2
=1
满足
a2
a1
=
b2
b1
=m(m>0)
,则称这两个椭圆相似,m是相似比.
(Ⅰ)求过(2,
6
)
且与椭圆
x2
4
+
y2
2
=1
相似的椭圆的方程;
(Ⅱ)设过原点的一条射线l分别与(Ⅰ)中的两椭圆交于A、B两点(点A在线段OB上).
①若P是线段AB上的一点,若|OA|,|OP|,|OB|成等比数列,求P点的轨迹方程;
②求|OA|•|OB|的最大值和最小值.
分析:(Ⅰ)设出与椭圆
x2
4
+
y2
2
=1
相似的椭圆的方程为:
x2
a
2
 
+
y2
b
2
 
=1
,结合题目条件可求得a2=16,b2=8;
(Ⅱ)①对过原点的一条射线l的斜率分存在与不存在进行讨论,不存在时可求得点P的坐标,存在时设出直线l的方程为:y=kx,P(x,y),由A(x1,y1),B(x2,y2)则
y1=kx1
x
2
1
4
+
y
2
1
2
=1
,从而可得
x
2
1
=
4
1+2k2
y
2
1
=
4k2
1+2k2
,于是有:
|OA|=
2
1+k2
1+2k2
,同理|OB|=
4
1+k2
1+2k2
,又点P在l上,则k=
y
x
,代入即可求得P点的轨迹方程;
②由①可知,当l的斜率不存在时,|OA|•|OB|=4,当l的斜率存在时,可求得|OA|•|OB|=4+
4
1+2k2
,从而可求得|OA|•|OB|的最大值和最小值.
解答:解:(Ⅰ)设与
x2
4
+
y2
2
=1
相似的椭圆的方程
x2
a
2
 
+
y2
b
2
 
=1
.
则有
2
a
=
2
b
4
a2
+
6
b2
=1
…(3分)
解得a2=16,b2=8.
所求方程是
x2
16
+
y2
8
=1
.…(4分)
(Ⅱ)  ①当射线l的斜率不存在时A(0,±
2
),B(0,±2
2
)
,
设点P坐标P(0,y0),则y02=4,y0=±2.即P(0,±2).…(5分)
当射线l的斜率存在时,设其方程y=kx,P(x,y)
由A(x1,y1),B(x2,y2)则
y1=kx1
x
2
1
4
+
y
2
1
2
=1

得
x
2
1
=
4
1+2k2
y
2
1
=
4k2
1+2k2

∴|OA|=
2
1+k2
1+2k2
同理|OB|=
4
1+k2
1+2k2
…(7分)
又点P在l上,则k=
y
x
,且由x2+y2=
8(1+k2)
1+2k2
=
8(1+
y2
x2
)
1+2
y2
x2
=
8(x2+y2)
x2+2y2
,
即所求方程是
x2
8
+
y2
4
=1
.
又∵(0,±2)适合方程,
故所求椭圆的方程是
x2
8
+
y2
4
=1
.…(9分)
②由①可知,当l的斜率不存在时,|OA|•|OB|=
2
•2
2
=4
,当l的斜率存在时,|OA|•|OB|=
8(1+b2)
1+2k2
=4+
4
1+2k2
,
∴4<|OA|•|OB|≤8,…(11分)
综上,|OA|•|OB|的最大值是8,最小值是4.…(12分)
点评:本题考查直线与圆锥曲线的综合问题,着重考查椭圆的标准方程,消参法求点的轨迹,难点在于直线与椭圆的综合分析与应用,思维深刻,运算复杂,难度大,属于难题.
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