题目内容

已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)的左、右顶点分别为A1,A2,上、下顶点分别为 B1,B2,左、右焦点分别为F1,F2,离心率为e.
(l)若|A1B1|=
15
,设四边形B1F1B2F2的面积为S1,四边形A1B1A2B2的面积为S2,且S1=
3
2
S2,求椭圆C的方程;
(2)若F2(3,0),设直线y=kx与椭圆C相交于P,Q两点,M,N分别为线段PF2,QF2的中点,坐标原点O在MN为直径的圆上,且
2
2
<e≤
3
2
,求实数k的取值范围.
考点:直线与圆锥曲线的综合问题
专题:圆锥曲线中的最值与范围问题
分析:(1)由|A1B1|=
15
,可得a2+b2=15,由S1=
3
2
S2,可得2c=
3
a
,联立
a2+b2=15
2c=
3
a
a2=b2+c2
,解得即可;
(2)设P(x1,y1),Q(x2,y2),直线方程与椭圆的方程联可得根与系数的关系.由题意可知:OM⊥ON,且OMF2N为矩形,可得PF2⊥QF2,利用
F2P
•
F2Q
=0,可得k与a的关系,利用
2
2
<e≤
3
2
,可得12≤a2<18,即可得出k的取值范围.
解答: 解:(1)∵|A1B1|=
15
,∴a2+b2=15,
由S1=
3
2
S2,可得2bc=
3
2
×2ab,化为2c=
3
a
,
联立
a2+b2=15
2c=
3
a
a2=b2+c2
,
解得a2=12,b2=3,c=3.
∴椭圆C的方程为
x2
12
+
y2
3
=1
.
(2)设P(x1,y1),Q(x2,y2),联立
x2
a2
+
y2
b2
=1
y=kx
,化为(b2+a2k2)x2=a2b2,
∴x1+x2=0,x1x2=
-a2b2
b2+a2k2
.
由题意可知:OM⊥ON,且OMF2N为矩形,
∴PF2⊥QF2,而
F2P
=(x1-3,y1),
F2Q
=(x2-3,y2),
∴
F2P
•
F2Q
=(x1-3)•(x2-3)+y1y2=(1+k2)x1x2+9=0,
即
-a2(a2-9)(1+k2)
a2k2+(a2-9)
+9=0
,
∴k2=-1-
81
a4-18a2
,
∵
2
2
<e≤
3
2
,
∴12≤a2<18,可得k2≥
1
8
,
∴k∈(-∞,-
2
4
]
∪[
2
4
,+∞)
.
点评:本题考查了椭圆的标准方程及其性质、直线与椭圆相交转化为方程联立可得根与系数的关系、向量垂直与数量积的关系、矩形的性质,考查了推理能力和计算能力,属于难题.
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