题目内容
已知椭圆C:
+
=1(a>b>0)的两个焦点分别为F1(-1,0),F2(1,0),且椭圆C经过点P(
,
).
(I)求椭圆C的离心率:
(II)设过点A(0,2)的直线l与椭圆C交于M,N两点,点Q是线段MN上的点,且
=
+
,求点Q的轨迹方程.
| x2 |
| a2 |
| y2 |
| b2 |
| 4 |
| 3 |
| 1 |
| 3 |
(I)求椭圆C的离心率:
(II)设过点A(0,2)的直线l与椭圆C交于M,N两点,点Q是线段MN上的点,且
| 2 |
| |AQ|2 |
| 1 |
| |AM|2 |
| 1 |
| |AN|2 |
(I)∵椭圆C:
+
=1(a>b>0)的两个焦点分别为F1(-1,0),F2(1,0),且椭圆C经过点P(
,
).
∴c=1,2a=PF1+PF2=
+
=2
,即a=
∴椭圆的离心率e=
=
=
…4分
(II)由(I)知,椭圆C的方程为
+y2=1,设点Q的坐标为(x,y)
(1)当直线l与x轴垂直时,直线l与椭圆C交于(0,1)、(0,-1)两点,此时点Q的坐标为(0,2-
)
(2)当直线l与x轴不垂直时,可设其方程为y=kx+2,
因为M,N在直线l上,可设点M,N的坐标分别为(x1,kx1+2),(x2,kx2+2),则
|AM|2=(1+k2)x1 2,|AN|2=(1+k2)x2 2,又|AQ|2=(1+k2)x2,
=
+
∴
=
+
,即
=
+
=
…①
将y=kx+2代入
+y2=1中,得(2k2+1)x2+8kx+6=0…②
由△=(8k)2-24(2k2+1)>0,得k2>
由②知x1+x2=-
,x1x2=
,代入①中化简得x2=
…③
因为点Q在直线y=kx+2上,所以k=
,代入③中并化简得10(y-2)2-3x2=18
由③及k2>
可知0<x2<
,即x∈(-
,0)∪(0,
)
由题意,Q(x,y)在椭圆C内,所以-1≤y≤1,
又由10(y-2)2-3x2=18得(y-2)2∈[
,
)且-1≤y≤1,则y∈(
,2-
)
所以,点Q的轨迹方程为10(y-2)2-3x2=18,其中x∈(-
,
),y∈(
,2-
)…13分
| x2 |
| a2 |
| y2 |
| b2 |
| 4 |
| 3 |
| 1 |
| 3 |
∴c=1,2a=PF1+PF2=
(
|
(
|
| 2 |
| 2 |
∴椭圆的离心率e=
| c |
| a |
| 1 | ||
|
| ||
| 2 |
(II)由(I)知,椭圆C的方程为
| x2 |
| 2 |
(1)当直线l与x轴垂直时,直线l与椭圆C交于(0,1)、(0,-1)两点,此时点Q的坐标为(0,2-
3
| ||
| 5 |
(2)当直线l与x轴不垂直时,可设其方程为y=kx+2,
因为M,N在直线l上,可设点M,N的坐标分别为(x1,kx1+2),(x2,kx2+2),则
|AM|2=(1+k2)x1 2,|AN|2=(1+k2)x2 2,又|AQ|2=(1+k2)x2,
| 2 |
| |AQ|2 |
| 1 |
| |AM|2 |
| 1 |
| |AN|2 |
∴
| 2 |
| (1+k2)x2 |
| 1 |
| (1+k2)x1 2 |
| 1 |
| (1+k2)x2 2 |
| 2 |
| x2 |
| 1 |
| x1 2 |
| 1 |
| x2 2 |
| (x1+x2)2-2x1x2 |
| x1 2x2 2 |
将y=kx+2代入
| x2 |
| 2 |
由△=(8k)2-24(2k2+1)>0,得k2>
| 3 |
| 2 |
由②知x1+x2=-
| 8k |
| 2k2+1 |
| 6 |
| 2k2+1 |
| 18 |
| 10k2-3 |
因为点Q在直线y=kx+2上,所以k=
| y-2 |
| x |
由③及k2>
| 3 |
| 2 |
| 3 |
| 2 |
| ||
| 2 |
| ||
| 2 |
由题意,Q(x,y)在椭圆C内,所以-1≤y≤1,
又由10(y-2)2-3x2=18得(y-2)2∈[
| 9 |
| 5 |
| 9 |
| 4 |
| 1 |
| 2 |
3
| ||
| 5 |
所以,点Q的轨迹方程为10(y-2)2-3x2=18,其中x∈(-
| ||
| 2 |
| ||
| 2 |
| 1 |
| 2 |
3
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