题目内容

如图,椭圆E:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)的右焦点F2与抛物线y2=4
3
x的焦点重合,过F2作与x轴垂直的直线与椭圆交于S、T两点,与抛物线交于C、D两点,且
|CD|
|ST|
=4
3

(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)若过点M(3,0)的直线l与椭圆E交于两点A、B,设P为椭圆上一点,且满足
OA
+
OB
=t
OP
(O为坐标原点),求实数t的取值范围.
考点:直线与圆锥曲线的关系,椭圆的标准方程
专题:综合题,圆锥曲线的定义、性质与方程
分析:(1)由焦点F2
3
,0),故可设椭圆的方程为
x2
b2+3
+
y2
b2
=1
,求出C,D的坐标,由抛物线与椭圆的对称性,可得S(
3
1
2
),代入椭圆方程,即可求椭圆E的方程;
(Ⅱ)分类讨论,设出直线的方程,代入椭圆方程,利用韦达定理,结合
OA
+
OB
=t
OP
,求出P的坐标,代入椭圆方程,求出实数t的取值范围.
解答: 解:(Ⅰ)由抛物线方程,得焦点F2
3
,0),故可设椭圆的方程为
x2
b2+3
+
y2
b2
=1

解方程组
y2=4
3
x
x=
3
解得C(
3
,2
3
),D(
3
,-2
3
),
由抛物线与椭圆的对称性,可得:
|F2C|
|F2S|
=
|CD|
|ST|
=4
3
,所以|F2S|=
1
2
,所以S(
3
1
2
).
因此
3
b2+3
+
1
4
b2
=1
,解得b=1,故而a=2,
所以椭圆E的方程为
x2
4
+y2=1

(Ⅱ)由题意知直线l的斜率存在,设其为k.
①当k=0时,所以t=0;
②当k≠0时,则直线l的方程为y=k(x-3),
代入椭圆方程,消去y并整理得:(1+4k2)x2-24k2x+36k2-4=0,
由△>0,得0<k2
1
5

设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0),则x1+x2=
24k2
1+4k2
,x1x2=
36k2-4
1+4k2

因为
OA
+
OB
=t
OP
,所以(x1+x2,y1+y2)=t(x0,y0),
所以x0=
1
t
(x1+x2)=
24k2
t(1+4k2)
,y0=
-6k
t(1+4k2)

因为点P在椭圆上,所以[
24k2
t(1+4k2)
]2+[
-6k
t(1+4k2)
]2=4,
解得t2=9-
9
1+4k2

由于0<k2
1
5
,故而0<t2<4,所以t∈(-2,0)∪(0,2),
综合①②可知,t∈(-2,2).
点评:本题重点考查圆锥曲线的方程,考查直线与圆锥曲线的位置关系,解题的关键是利用待定系数法求圆锥曲线的方程.
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