题目内容

【题目】给定椭圆C:(),称圆心在原点O,半径为的圆是椭圆C的“卫星圆”.若椭圆C的离心率,点在C上.

(1)求椭圆C的方程和其“卫星圆”方程;

(2)点P是椭圆C的“卫星圆”上的一个动点,过点P作直线,使得,与椭圆C都只有一个交点,且,分别交其“卫星圆”于点M,N,证明:弦长为定值.

【答案】(1),;(2)证明见解析.

【解析】

(1)根据题意列出再结合即可解出,,从而得到椭圆C的方程和其“卫星圆”方程;

(2) 根据分类讨论,当有一条直线斜率不存在时(不妨假设无斜率),可知其方程为或,这样可求出;当两条直线的斜率都存在时,设经过点与椭圆只有一个公共点的直线为,与椭圆方程联立,由可得,所以线段应为“卫星圆”的直径,即,故得证.

(1)由条件可得:

解得,

所以椭圆的方程为,

卫星圆的方程为

(2)①当,中有一条无斜率时,不妨设无斜率,

因为与椭圆只有一个公共点,则其方程为或,

当方程为时,此时与“卫星圆”交于点和,

此时经过点且与椭圆只有一个公共点的直线是

或,即为或,

∴

∴线段应为“卫星圆”的直径,

∴

②当,都有斜率时,设点,其中,

设经过点与椭圆只有一个公共点的直线为,

则,

消去y得到,

∴

∴

所以,满足条件的两直线,垂直.

∴线段应为“卫星圆”的直径,∴

综合①②知:因为,经过点,又分别交“卫星圆”于点,且,垂直,所以线段是“卫星圆”的直径,∴为定值.

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