题目内容

设A(x1,y1),B(x2,y2)是椭圆
y2
a2
+
x2
b2
=1(a>b>0)的两点,
m
=(
x1
b
y1
a
),
n
=(
x2
b
y2
a
),且
m
n
=0,椭圆离心率e=
3
2
,短轴长为2,O为坐标原点.
(1)求椭圆方程;
(2)若存在斜率为k的直线AB过椭圆的焦点F(0,c)(c为半焦距),求k的值;
(3)试问△AOB的面积是否为定值?若是,求出该定值;若不是,说明理由.
分析:(1)依题意可求得b,进而根据离心率求得a,则椭圆方程可得.
(2)设AB方程为y=kx+
3
,与椭圆方程联立,利用韦达定理及
m
n
=0,即可求得k的值;
(3)当A为顶点时,B必为顶点,则△AOB的面积是1;当A,B不为顶点时,设AB方程为y=kx+m与椭圆方程联立,利用韦达定理及
m
n
=0,可得2m2-k2=4,从而可得结论.
解答:解:(1)∵椭圆离心率e=
3
2
,短轴长为2,∴
c
a
=
3
2
,b=1
,解得a=2,b=1
∴所求椭圆方程为
y2
4
+x2=1

(2)设AB方程为y=kx+
3
,与椭圆方程联立,消元可得(k2+4)x2+2
3
kx-1=0
x1+x2=
-2
3
k
k2+4
x1x2=
-1
k2+4

由已知
m
=(
x1
b
y1
a
),
n
=(
x2
b
y2
a
),且
m
n
=0,∴
x1x2
b2
+
y1y2
a2
=0
x1x2+
1
4
(kx1+
3
)
(kx2+
3
)=0
∴k=±
2

(3)当A为顶点时,B必为顶点,则△AOB的面积是1;
当A,B不为顶点时,设AB方程为y=kx+m
与椭圆方程联立,消元可得(k2+4)x2+2kmx+m2-4=0
x1+x2=
-2mk
k2+4
x1x2=
m2-4
k2+4

m
n
=0,∴x1x2+
1
4
(kx1+m)
(kx2+m)=0
∴2m2-k2=4
∴△AOB的面积是
1
2
|m||x1-x2|=
|m|
4k2-4m2+16
k2+4
=
4m2
2|m|
=1

∴三角形的面积为定值1.
点评:本题考查椭圆的方程,考查直线与椭圆的位置关系,考查韦达定理的运用,考查三角形面积的计算,属于中档题.
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