题目内容
13.已知椭圆$\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}$=1(a>b>0)的左焦点为F(-c,0),离心率为$\frac{{\sqrt{3}}}{3}$,点M在椭圆上,直线FM的斜率为$\frac{{\sqrt{3}}}{3}$,直线FM被圆x2+y2=$\frac{1}{2}$截得的线段的长为c.(1)求椭圆的方程;
(2)设动点P在椭圆上,若直线FP的斜率大于$\sqrt{2}$,求直线OP(O为原点)的斜率的取值范围.
分析 (1)通过离心率,计算可得a2=3c2、b2=2c2,设直线FM的方程为$y=\frac{{\sqrt{3}}}{3}({x+c})$,利用勾股定理及弦心距公式,计算可得a2=3,b2=2,即可求椭圆的方程;
(2)设动点P的坐标为(x,y),分别联立直线FP、直线OP与椭圆方程,分x∈(-$\frac{3}{2}$,-1)与x∈(-1,0)两种情况讨论即可得出结论.
解答 解:(1)由已知有$\frac{c^2}{a^2}=\frac{1}{3}$,又a2=b2+c2,可得a2=3c2,b2=2c2
设直线FM的方程为$y=\frac{{\sqrt{3}}}{3}({x+c})$,由圆心到直线FM的距离公式可得${d^2}={({\frac{{\frac{{\sqrt{3}}}{3}c}}{{\sqrt{1+\frac{1}{3}}}}})^2}=\frac{c^2}{4}⇒{d^2}+{({\frac{c}{2}})^2}=\frac{1}{2}⇒c=1$,∴a2=3,b2=2
故所求的椭圆方程为$\frac{x^2}{3}+\frac{y^2}{2}=1$;
(2)设点P的坐标为(x,y),直线FP的斜率为t,FP:y=t(x+1)(x≠-1)
联立$\left\{\begin{array}{l}y=t({x+1})\\ \frac{x^2}{3}+\frac{y^2}{2}=1\end{array}\right.$消去y整理$2{x^2}+3{t^2}{({x+1})^2}=6⇒t=\sqrt{\frac{{6-2{x^2}}}{{3{{({x+1})}^2}}}}>\sqrt{2}$,
可解得$-\frac{3}{2}<x<-1$或-1<x<0.
再设直线OP的斜率为$m,⇒m=\frac{y}{x},y=mx({x≠0})$,
再联立$\left\{\begin{array}{l}y=mx\\ \frac{x^2}{3}+\frac{y^2}{2}=1\end{array}\right.⇒{m^2}=\frac{2}{x^2}-\frac{2}{3}$
①当$-\frac{3}{2}<x<-1$时,y=t(x+1)<0⇒m>0故$m=\sqrt{\frac{2}{x^2}-\frac{2}{3}}$得$m∈({\frac{{\sqrt{2}}}{3},\frac{{2\sqrt{3}}}{3}})$
②当-1<x<0时,y=t(x+1)<0⇒m<0故$m=-\sqrt{\frac{2}{x^2}-\frac{2}{3}}$得$m∈({-∞,-\frac{{2\sqrt{3}}}{3}})$
综上直线OP的斜率m的取值范围$m∈({-∞,-\frac{{2\sqrt{3}}}{3}})∪({\frac{{\sqrt{2}}}{3},\frac{{2\sqrt{3}}}{3}})$.
点评 本题考查椭圆的标准方程和几何性质、直线方程和圆的方程、直线与圆的位置关系、一元二次不等式等基础知识,考查用代数方法研究圆锥曲线的性质,考查运算求解能力、以及用函数与方程思想解决问题的能力,属于中档题.
| A. | $\frac{2015}{1008}$ | B. | $\frac{2017}{2016}$ | C. | $\frac{2016}{2017}$ | D. | $\frac{4032}{2017}$ |