题目内容

10.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆E:$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1(a>b>0)的离心率为$\frac{\sqrt{2}}{2}$,点A($\frac{1}{3}$,$\frac{2}{3}$)在椭圆E上,射线AO与椭圆E的另一交点为B,点P(-4t,t)在椭圆E内部,射线AP、BP与椭圆E的另一交点分别为C,D.
(1)求椭圆E的方程;
(2)求证:直线CD的斜率为定值.

分析 (1)将点A代入椭圆方程,e=$\frac{c}{a}=\sqrt{1-\frac{{b}^{2}}{{a}^{2}}}=\frac{\sqrt{2}}{2}$,联立求得a和b的值,求得椭圆方程;
(2)根据对称性求得B点坐标,$\overrightarrow{AP}$=${λ}_{1}\overrightarrow{PC}$,$\overrightarrow{BP}={λ}_{2}\overrightarrow{PD}$,求得x1和y1,代入椭圆方程,求得$({λ}_{1}+1)•18{t}^{2}={λ}_{1}-1$,同理求得(λ2+1)•18t2=λ2-1,两式相减求得λ1=λ2,因此可证明CD∥AB,进一步求出直线AB的斜率,则结论可证.

解答 (1)解:将点A代入椭圆方程得:$\frac{(\frac{1}{3})^{2}}{{a}^{2}}+\frac{(\frac{2}{3})^{2}}{{b}^{2}}=1$,且e=$\frac{c}{a}=\sqrt{1-\frac{{b}^{2}}{{a}^{2}}}=\frac{\sqrt{2}}{2}$,
解得:a2=1,${b}^{2}=\frac{1}{2}$,
∴椭圆E的方程为:x2+2y2=1;
(2)证明:∵A($\frac{1}{3}$,$\frac{2}{3}$),∴B(-$\frac{1}{3}$,-$\frac{2}{3}$),
设C(x1,y1),D(x2,y2),$\overrightarrow{AP}$=${λ}_{1}\overrightarrow{PC}$,$\overrightarrow{BP}={λ}_{2}\overrightarrow{PD}$,其中:λ1,λ2∈(0,1),
则$\left\{\begin{array}{l}{{x}_{1}=\frac{({λ}_{1}+1)(-4t)-\frac{1}{3}}{{λ}_{1}}}\\{{y}_{1}=\frac{({λ}_{1}+1)t-\frac{2}{3}}{{λ}_{1}}}\end{array}\right.$,代入椭圆方程并整理得,$({λ}_{1}+1)•18{t}^{2}={λ}_{1}-1$,
同理得,(λ2+1)•18t2=λ2-1,
两式相减得:(λ1-λ2)•(18t2-1)=0.
∵点P(-4t,t)在椭圆E内部,
∴18t2<1,
∴λ1=λ2,
∴CD∥AB.
又${k}_{AB}=\frac{-\frac{2}{3}-\frac{2}{3}}{-\frac{1}{3}-\frac{1}{3}}=2$.
∴直线CD的斜率为定值.

点评 本题考查求椭圆的方程,利用向量共线定理证明两直线平行,点的对称性,考查综合分析问题及解决问题的能力,属于中档题.

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