题目内容
8.中心在坐标原点,其中一个焦点为($\sqrt{3}$,0),离心率为$\frac{\sqrt{3}}{2}$椭圆的左、右焦点为F1,F2.(Ⅰ)求椭圆的标准方程;
(Ⅱ)若P是该椭圆上的一个动点,求$\overrightarrow{P{F}_{1}}$•$\overrightarrow{P{F}_{2}}$的最大值和最小值;
(Ⅲ)设过定点M(0,2)的直线l与椭圆交于不同的两点A、B,且∠AOB为锐角(其中O为坐标原点),求直线l的斜率k的取值范围.
分析 (Ⅰ)根据椭圆的定义求得椭圆方程.
(Ⅱ)根据题意,求出a,b,c的值,然后设P的坐标,根据PF1•PF2的表达式,按照一元二次函数求最值方法求解.
(Ⅲ)设出直线方程,与已知椭圆联立方程组,运用设而不求韦达定理求出根的关系,求出k的取值范围.
解答 解:(Ⅰ)∵其中一个焦点为($\sqrt{3}$,0),离心率为$\frac{\sqrt{3}}{2}$,∴c=$\sqrt{3}$,$\frac{c}{a}=\frac{\sqrt{3}}{2}$.
∴a=2,b=1
∴椭圆方程为$\frac{{x}^{2}}{4}+{y}^{2}=1$
(Ⅱ)由题意易知,焦点为($\sqrt{3}$,0),(-$\sqrt{3}$,0),设P(x,y),
则$\overrightarrow{P{F}_{1}}•\overrightarrow{P{F}_{2}}=(-\sqrt{3}-x,-y)•(\sqrt{3}-x,-y)$=${x}^{2}+{y}^{2}-3={x}^{2}+1-\frac{{x}^{2}}{4}-3=\frac{1}{4}(3{x}^{2}-8)$
因为x∈[-2,2],
故当x=0,即点P为椭圆短轴端点时,
$\overrightarrow{P{F}_{1}}$有最小值-2
当x=±2,即点P为椭圆长轴端点时,
$\overrightarrow{P{F}_{1}}$有最大值1
(Ⅲ)显然直线x=0不满足题设条件,
可设直线l:y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立$\left\{\begin{array}{l}{y=kx+2}\\{\frac{{x}^{2}}{4}+{y}^{2}=1}\end{array}\right.$,消去y,整理得:$({k}^{2}+\frac{1}{4}){x}^{2}+4kx+3=0$
∴${x}_{1}+{x}_{2}=-\frac{4k}{{k}^{2}+\frac{1}{4}},{x}_{1}{x}_{2}=\frac{3}{{k}^{2}+\frac{1}{4}}$
由△=$(4k)^{2}-4({k}^{2}+\frac{1}{4})×3=4{k}^{2}-3>0$得:$k<-\frac{\sqrt{3}}{2}$或$k>\frac{\sqrt{3}}{2}$①
又0°<∠AOB<90°?;cos∠AOB>0cos∠AOB>0?$\overrightarrow{OA}•\overrightarrow{OB}>0$
∴$\overrightarrow{OA}•\overrightarrow{OB}={x}_{1}{x}_{2}+{y}_{1}{y}_{2}>0$
又y1y2=(kx1+2)(kx2+2)
=k2x1x2+2k(x1+x2)+4
=$\frac{3{k}^{2}}{{k}^{2}+\frac{1}{4}}+\frac{-8{k}^{2}}{{k}^{2}+\frac{1}{4}}+4=\frac{-{k}^{2}+1}{{k}^{2}+\frac{1}{4}}$
∵$\frac{3}{{k}^{2}+\frac{1}{4}}+\frac{-{k}^{2}+1}{{k}^{2}+\frac{1}{4}}>0$
即k2<4,∴-2<k<2②
故由①、②得:
$-2<k<-\frac{\sqrt{3}}{2}$或$\frac{\sqrt{3}}{2}<k<2$
点评 本题主要考查直线、椭圆、平面向量的数量积等基础知识,以及综合应用数学知识解决问题及推理计算能力.本题为中档题,需要熟练运用设而不求韦达定理.
| A. | x2-$\frac{y^2}{9}$=1 | B. | x2-y2=15 | C. | $\frac{x^2}{9}-{y^2}$=1 | D. | x2-y2=9 |
| A. | 1006 | B. | 1008 | C. | 2015 | D. | 2016 |
| A. | $\frac{{\sqrt{5}}}{4}$ | B. | $\frac{{\sqrt{6}}}{6}$ | C. | $\frac{{\sqrt{5}}}{6}$ | D. | 2 |