题目内容

设F1,F2分别是椭圆:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的左、右焦点,过F1倾斜角为45°的直线l与该椭圆相交于P,Q两点,且|PQ|=
4
3
a

(Ⅰ)求该椭圆的离心率;
(Ⅱ)设点M(0,-1)满足|MP|=|MQ|,求该椭圆的方程.
分析:(1)设直线l的方程为y=x+c,与椭圆方程消去y得关于x的一元二次方程,利用根与系数的关系,得P、Q横坐标之和与横坐标之积关于a、b、c的式子.再用弦长公式结合PQ的长度为
4a
3
,列出关于a、b、c的方程,化简整理可得a=
2
b,由此不难求出该椭圆的离心率.
(2)根据|MP|=|MQ|,得M点在PQ的中垂线上,由此结合(1)中的条件,列出关于c的方程并解之得c=3,再根据离心率算出a、b之值,即可得到该椭圆的方程.
解答:解:(Ⅰ)由直线PQ斜率为1,可设直线l的方程为y=x+c,其中c=
a2-b2
.…(2分)
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则两点坐标满足方程组
y=x+c
x2
a2 
+
y2
b2
=1

消去y,整理得(a2+b2)x2+2a2cx+a2(c2-b2)=0,
可得:
x1+x2=
-2a2c
a2+b2
x1x2=
a2(c2-b2)
a2+b2

|PQ|=
4
3
a
,∴
2
|x1-x2|=
4
3
a

由此可得|x1-x2|2=(x1+x2)2-4x1x2=(
2
2
3
a)2

即(
-2a2c
a 2+b2
2-4(
a2(c2-b2)
a 2+b2
2=
8a2
9
.…(6分)
整理,得a2=2b2,a=
2
b
∴椭圆的离心率e=
c
a
=
a2-b2
a2
=
2
2
.…(8分)
(Ⅱ)设PQ 中点为N(x0,y0),由(1)知
x0=
x1+x2
2
=
-a2c
a 2+b2
=-
2c
3
,y0=x0+c=
1
3
c.
由|MP|=|MQ|,得MN与直线y=x+c垂直,所以MN的斜率k=-1.…(10分)
y0+1
x0
=-1,即
1
3
c+1
-
2c
3
=-1,解得c=3,从而a=3
2
,b=3.
因此,椭圆的方程为
x2
18
+
y2
9
=1…(12分)
点评:本题给出直线与椭圆相交,在已知弦长的情况下求椭圆的离心率.着重考查了椭圆的基本概念、简单几何性质和直线与椭圆的位置关系等知识,属于基础题.
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