题目内容

精英家教网已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)的一个焦点到长轴的两个端点的距离分别为2+
3
和2-
3
.
(1)求椭圆的方程;
(2)若过椭圆的右焦点,倾斜角为
π
3
的直线交椭圆于A、B两点,求线段AB的长;
(3)如图,过原点相互垂直的两条直线与椭圆
x2
4
+
y2
2
=1
的四个交点构成四边形PRSQ,设直线PS的倾斜角为θ(θ∈(0,
π
2
])
,试问:△PSQ能否为正三角形,若能求θ的值,若不能,说明理由.
分析:(1)根据椭圆的性质,可知焦点到长轴的两个端点的距离分别为a+c和a-c,再把所给数值代入,即可得出a,b的值,求出椭圆的方程.
(2)利用弦长公式计算即可,注意设而不求思想的运用.
(3)先假设:△PSQ能为正三角形,设直线PS的方程,则直线RQ的方程也可知,分别与椭圆方程联立,利用弦长公式求出PS与OQ的长度,再根据正三角形中的关系判断即可.
解答:解:(1)由题意得
a+c=2+
3
a-c=2-
3
,解得a=2,c=
3
,b=1

所求的方程为
x2
4
+y2=1

(2)直线方程为y=
3
(x-
3
)
,
代入椭圆方程得13x2-24
3
x+32=0
,所以
x1+x2=
24
3
13
x1x2=
32
13
,
由弦长公式求得AB=
16
13
.
(3)当P在y轴上,Q在x轴上时,△PSQ不是正三角形. 
当P不在y轴上时,设直线PS的斜率为k,P(x1,kx1),则直线RQ的斜率为-
1
k
,Q(x2,-
1
k
x2)

由
y=kx
x2
4
+
y2
2
=1
得
1
x12
=
1
4
+
k2
2
(1),同理
1
x22
=
1
4
+
1
2k2
(2)
由△PSQ为正三角形,得
3
|OP|=|OQ|
,即3|OP|2=|OQ|2
所以3[x12+(kx1)2]=x22+(
x2
k
)2
,化简得
3k2
x22
=
1
x12
,
3k2(
1
4
+
1
2k2
)=
1
4
+
k2
2
,即k2=-
5
4
<0
.
所以△OPQ不是正三角形.
点评:本题主要考查了椭圆性质的应用,弦长公式的应用,以及韦达定理在解决直线与圆锥曲线位置关系判断中的应用
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