题目内容

【题目】已知椭圆的右焦点为,且点在椭圆C上.

(1)求椭圆C的标准方程;

(2)过椭圆上异于其顶点的任意一点Q作圆的两条切线,切点分别为不在坐标轴上),若直线在x轴,y轴上的截距分别为,证明:为定值;

(3)若是椭圆上不同两点,轴,圆E过,且椭圆上任意一点都不在圆E内,则称圆E为该椭圆的一个内切圆,试问:椭圆是否存在过焦点F的内切圆?若存在,求出圆心E的坐标;若不存在,请说明理由.

【答案】(1);(2)证明见解析;(3).

【解析】

(1)由焦点坐标确定出c的值,根据椭圆的性质列出a与b的方程,再将P点坐标代入椭圆方程列出关于a与b的方程,联立求出a与b的值,确定出椭圆方程即可.

(2)由题意:确定出C1的方程,设点P(x1,y1),M(x2,y2),N(x3,y3),根据M,N不在坐标轴上,得到直线PM与直线OM斜率乘积为﹣1,确定出直线PM的方程,同理可得直线PN的方程,进而确定出直线MN方程,求出直线MN与x轴,y轴截距m与n,即可确定出所求式子的值为定值.

(3)依题意可得符合要求的圆E,即为过点F,P1,P2的三角形的外接圆.所以圆心在x轴上.根据题意写出圆E的方程.由于圆的存在必须要符合,椭圆上的点到圆E距离的最小值是|P1E|,结合图形可得圆心E在线段P1P2上,半径最小.又由于点F已知,即可求得结论.

(1)∵椭圆C:的右焦点为F(1,0),且点P(1,)在椭圆C上;

∴,解得a=2,b=,

∴椭圆C的标准方程为.

(2)由题意:C1:,

设点P(x1,y1),M(x2,y2),N(x3,y3),

∵M,N不在坐标轴上,∴kPM=﹣=﹣,

∴直线PM的方程为y﹣y2=﹣(x﹣x2),

化简得:x2x+y2y=,①,

同理可得直线PN的方程为x3x+y3y=,②,

把P点的坐标代入①、②得,

∴直线MN的方程为x1x+y1y=,

令y=0,得m=,令x=0得n=,

∴x1=,y1=,

又点P在椭圆C1上,

∴()2+3()2=4,

则=为定值.

(3)由椭圆的对称性,可以设P1(m,n),P2(m,﹣n),点E在x轴上,设点E(t,0),

则圆E的方程为:(x﹣t)2+y2=(m﹣t)2+n2,

由内切圆定义知道,椭圆上的点到点E距离的最小值是|P1E|,

设点M(x,y)是椭圆C上任意一点,则|ME|2=(x﹣t)2+y2=,

当x=m时,|ME|2最小,∴m=﹣,③,

又圆E过点F,∴(﹣)2=(m﹣t)2+n2,④

点P1在椭圆上,∴,⑤

由③④⑤,解得:t=﹣或t=﹣,

又t=﹣时,m=﹣<﹣2,不合题意,

综上:椭圆C存在符合条件的内切圆,点E的坐标是(﹣,0).

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