题目内容
18.(1)求椭圆C1的方程;
(2)过P作椭圆C1的切线l交椭圆C2于M,N两点,过P作射线PO交椭圆C2于Q点,设$\overrightarrow{OQ}$=λ$\overrightarrow{OP}$;
(i)求λ的值;
(ii)求|MN|的取值范围;
(iii)求证:△QMN的面积为定值,并求出这个定值.
分析 (1)由椭圆离心率和A(0,$\sqrt{3}$)和点P都在椭圆C1上,能求出椭圆C1的方程.
(2)(i)设P(m,n),由$\overrightarrow{OQ}$=λ$\overrightarrow{OP}$,Q在椭圆C2上,求出λ=-2.
(ii)设切线l的方程为:y=kx+t,与椭圆联立,得:(4k2+3)x2+8ktx+4t2-12=0,由此利用根的判别式、韦达定理,能求出|MN|的取值范围.
(iii)设O到直线MN的距离为d1,Q到直线MN的距离为d2,则由(i)知:d2=3d1,由此能求出△QMN的面积为定值,这个定值为18.
解答 (本小题满分12分)
解:(1)∵e=$\frac{1}{2}$∴a2=4c2=4a2-4b2∴3a2=4b2 又由题意知:b=$\sqrt{3}$∴a2=4
∴椭圆C1的方程为:$\frac{{x}^{2}}{4}+\frac{{y}^{2}}{3}$=1…(3分)
(2)(i)设P(m,n),则由$\overrightarrow{OQ}$=λ$\overrightarrow{OP}$得:Q(λm,λn)∵Q在椭圆C2上,∴$\frac{{λ}^{2}{m}^{2}}{4}+\frac{{λ}^{2}{n}^{2}}{3}$=4
λ2($\frac{{m}^{2}}{4}$+$\frac{{n}^{2}}{3}$)=4,
∵P在椭圆C1上,∴$\frac{{m}^{2}}{4}+\frac{{n}^{2}}{3}=1$,∴λ2=4,又∵λ<0,∴λ=-2…(5分)
(ii)设切线l的方程为:y=kx+t
联立方程组:$\left\{\begin{array}{l}{\frac{{x}^{2}}{4}+\frac{{y}^{2}}{3}=1}\\{y=kx+t}\end{array}\right.$,联立并消元整理得:(4k2+3)x2+8ktx+4t2-12=0
△=48(4k2+3-t2)=0∴4k2+3=t2…②
联立方程组:$\left\{\begin{array}{l}{\frac{{x}^{2}}{16}+\frac{{y}^{2}}{12}=1}\\{y=kx+t}\end{array}\right.$,消元整理得:(16k2+12)x2+32ktx+16t2-16×12=0…①
设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1,x2是方程①的两个解,由韦达定理得:
x1+x2=$\frac{-32kt}{16{k}^{2}+12}$,x1x2=$\frac{16{t}^{2}-16×12}{16{k}^{2}+12}$,
|MN|=$\sqrt{1+{k}^{2}}$•$\sqrt{({x}_{1}+{x}_{2})^{2}-4{x}_{1}{x}_{2}}$=$\sqrt{1+{k}^{2}}$•$\frac{16\sqrt{3}•\sqrt{16{k}^{2}+12-{t}^{2}}}{16{k}^{2}+12}$=$\sqrt{1+{t}^{2}}$•$\frac{16\sqrt{3}•\sqrt{12{k}^{2}+9}}{16{k}^{2}+12}$=$\sqrt{1+{k}^{2}}•\frac{12}{\sqrt{4{k}^{2}+3}}$
=12•$\sqrt{\frac{1+{k}^{2}}{4{k}^{2}+3}}$=6•$\sqrt{\frac{4+4{k}^{2}}{4{k}^{2}+3}}$=6•$\sqrt{1+\frac{1}{4{k}^{2}+3}}$∈(6,4$\sqrt{3}$]…(9分)
证明:(iii)设O到直线MN的距离为d1,Q到直线MN的距离为d2,则由(i)知:d2=3d1
d2=3d1=$\frac{3t}{\sqrt{1+k2}}$
∴S△QMN=$\frac{1}{2}$•|MN|•d2=$\frac{1}{2}$•$\sqrt{1+k2}$•$\frac{12}{\sqrt{4k2+3}}$•$\frac{3t}{\sqrt{1+k2}}$=18
即△QMN的面积为定值,这个定值为18.…(12分)
点评 本题考查椭圆方程式的求法,考查弦长取值范围的求法,考查三角形面积为定值的证明,是中档题,解题时要认真审题,注意弦长公式的合理运用.
| A. | -1或3 | B. | $\sqrt{3}$ | C. | -1或4 | D. | 3或4 |
| A. | log76<log67 | B. | 1.013.4>1.013.5 | C. | 3.50.3<3.40.3 | D. | log0.44<log0.46 |
| A. | 6 | B. | 2$\sqrt{11}$ | C. | 2$\sqrt{15}$ | D. | 8 |
| A. | $\frac{1}{4}$ | B. | $\frac{{\sqrt{2}}}{4}$ | C. | $\frac{1}{2}$ | D. | $\frac{{\sqrt{2}}}{2}$ |