题目内容
已知椭圆C:| x2 |
| a2 |
| y2 |
| b2 |
| ||
| 3 |
(Ⅰ)求椭圆的标准方程;
(Ⅱ)若P与A,B均不重合,设直线PA与PB的斜率分别为k1,k2,证明:k1•k2为定值;
(Ⅲ)M为过P且垂直于x轴的直线上的点,若
| |OP| |
| |OM| |
分析:(I)写出圆的方程,利用直线与圆相切的充要条件列出方程求出b的值,利用椭圆的离心率公式得到a,c的关系,再利用椭圆本身三个参数的关系求出a,c的值,将a,b的值代入椭圆的方程即可.
(II)设出P的坐标,将其代入椭圆的方程得到P的坐标的关系,写出A,B的坐标,利用两点连线的斜率公式求出
k1,k2,将P的坐标的关系代入k1k2化简求出其值.
(III)设出M的坐标,求出P的坐标,利用两点的距离公式将已知的几何条件用坐标表示,通过对参数λ的讨论,判断出M的轨迹.
(II)设出P的坐标,将其代入椭圆的方程得到P的坐标的关系,写出A,B的坐标,利用两点连线的斜率公式求出
k1,k2,将P的坐标的关系代入k1k2化简求出其值.
(III)设出M的坐标,求出P的坐标,利用两点的距离公式将已知的几何条件用坐标表示,通过对参数λ的讨论,判断出M的轨迹.
解答:解:(Ⅰ)由题意可得圆的方程为x2+y2=b2,
∵直线x-y+2=0与圆相切,
∴d=
=b,
即b=
,
又e=
=
,
即a=
c,
a2=b2+c2,
解得a=
,c=1,
所以椭圆方程为
+
=1.
(Ⅱ)设P(x0,y0)(y0≠0),
A(-
,0),B(
,0),
则
+
=1,即
=2-
,
则k1=
,k2=
,
即k1•k2=
=
=
=-
,
∴k1•k2为定值-
.
(Ⅲ)设M(x,y),其中x∈[-
,
].
由已知
=λ2及点P在椭圆C上可得
=
=λ2,
整理得(3λ2-1)x2+3λ2y2=6,其中x∈[-
,
].
①当λ=
时,化简得y2=6,
所以点M的轨迹方程为y=±
(-
≤x≤
),轨迹是两条平行于x轴的线段;
②当λ≠
时,方程变形为
+
=1,其中x∈[-
,
],
当0<λ<
时,点M的轨迹为中心在原点、实轴在y轴上的双曲线满足-
≤x≤
的部分;
当
<λ<1时,点M的轨迹为中心在原点、长轴在x轴上的椭圆满足-
≤x≤
的部分;
当λ≥1时,点M的轨迹为中心在原点、长轴在x轴上的椭圆
∵直线x-y+2=0与圆相切,
∴d=
| 2 | ||
|
即b=
| 2 |
又e=
| c |
| a |
| ||
| 3 |
即a=
| 3 |
a2=b2+c2,
解得a=
| 3 |
所以椭圆方程为
| x2 |
| 3 |
| y2 |
| 2 |
(Ⅱ)设P(x0,y0)(y0≠0),
A(-
| 3 |
| 3 |
则
| ||
| 3 |
| ||
| 2 |
| y | 2 0 |
| 2 |
| 3 |
| x | 2 0 |
则k1=
| y0 | ||
x0+
|
| y0 | ||
x0-
|
即k1•k2=
| ||
|
2-
| ||||
|
| ||||
|
| 2 |
| 3 |
∴k1•k2为定值-
| 2 |
| 3 |
(Ⅲ)设M(x,y),其中x∈[-
| 3 |
| 3 |
由已知
| |OP|2 |
| |OM|2 |
x2+2-
| ||
| x2+y2 |
| x2+6 |
| 3(x2+y2) |
整理得(3λ2-1)x2+3λ2y2=6,其中x∈[-
| 3 |
| 3 |
①当λ=
| ||
| 3 |
所以点M的轨迹方程为y=±
| 6 |
| 3 |
| 3 |
②当λ≠
| ||
| 3 |
| x2 | ||
|
| y2 | ||
|
| 3 |
| 3 |
当0<λ<
| ||
| 3 |
| 3 |
| 3 |
当
| ||
| 3 |
| 3 |
| 3 |
当λ≥1时,点M的轨迹为中心在原点、长轴在x轴上的椭圆
点评:求圆锥曲线的方程,一般利用待定系数法;解决直线与圆锥曲线的位置关系问题,一般设出直线方程,将直线方程与圆锥曲线方程联立,消去一个未知数,得到关于一个未知数的二次方程,利用韦达定理,找突破口.注意设直线方程时,一定要讨论直线的斜率是否存在.
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