题目内容

14.已知点B是椭圆C:$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1(a>b>0)的上顶点,F1,F2分别是椭圆的左右焦点,直线BF1,BF2与椭圆分别交于E,F两点,△BEF为等边三角形.
(1)求椭圆C的离心率;
(2)已知点(1,$\frac{3}{2}$)在椭圆C上,且直线l:y=kx+m与椭圆C交于M、N两点,若直线F1M,F2N的倾斜角分别为α,β,且α+β=$\frac{π}{2}$,求证:直线l过定点,并求该定点的坐标.

分析 (Ⅰ)根据三角形为等边三角形,列式求解离心率.
(Ⅱ)先求得椭圆方程,直线l:y=kx+m与椭圆C联立,得所以(k2-1)x1x2+(mk+1)(x1+x2)+m2-1=0,依条件求解.

解答 解:(Ⅰ)B(0,b)F1(-c,0),F2(c,0).
又△BEF为等边三角形,所以,△BF1F2为等边三角形.
∴2c=$\sqrt{{b}^{2}+{c}^{2}}$,①又a2=b2+c2②
由①②解得$e=\frac{c}{a}=\frac{1}{2}$
椭圆C的离心率$e=\frac{1}{2}$.…(3分)
(Ⅱ)由题意椭圆方程为3x2+4y2=3a2,由于点(1,$\frac{3}{2}$)在椭圆C上,
因此a2=4,b2=3,因此椭圆方程为$\frac{{x}^{2}}{4}+\frac{{y}^{2}}{3}=1$.…(4分)
联立$\left\{\begin{array}{l}{\frac{{x}^{2}}{4}+\frac{{y}^{2}}{3}=1}\\{y=kx+m}\end{array}\right.$,消去y,得(3+4k2)x2+8mkx+4m2-12=0.设M(x1,y1).N(x2,y2),
则${x}_{1}+{x}_{2}=\frac{-8km}{3+4{k}^{2}},{x}_{1}{x}_{2}=\frac{4{m}^{2}-12}{3+4{k}^{2}}$,由$α+β=\frac{π}{2}$,得sinα=cosβ,cosα=sinβ,…(7分)
因此tanαtanβ=1,即${k}_{M{F}_{1}}{k}_{M{F}_{2}}=1$,因此(kx1+m)(kx2+m)=(x1-1)(x2-1),
所以(k2-1)x1x2+(mk+1)(x1+x2)+m2-1=0,…(9分)
因此$({k}^{2}-1)\frac{4{m}^{2}-12}{3+4{k}^{2}}+(mk+\sqrt{3})(\frac{-8mk}{3+4{k}^{2}})$+m2-1=0,整理,得
m2+8mk+16k2-9=0,即(m+4k)2=3,m=-4k±3.…(11分)
于是直线方程为y=k(x-4)±3,因此直线过定点(4,3)或(4,-3).…(13分)

点评 本题主要考查了椭圆离心率的求法和直线和圆锥曲线的综合应用,属于中档题,高考经常涉及.

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