题目内容

13.设抛物线C1:y2=4x的准线与x轴交于点F1,焦点为F2,椭圆C2以F1,F2为焦点且椭圆C2上的点到F1的距离的最大值为3.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)直线l经过椭圆C2的右焦点F2,与抛物线C1交于A1、A2两点,与椭圆C2交于B1、B2两点,当以B1B2为直径的圆经过F1时,求|A1A2|的长;
(3)若M是椭圆上的动点,以M为圆心,MF2为半径作⊙M是否存在定圆⊙N,使得⊙M与⊙N恒相切,若存在,求出⊙N的方程;若不存在,请说明理由.

分析 (1)由题意可知C=1,a+c=3,即可求得a、b和c的值,即可求得椭圆的标准方程;
(2)分类当斜率不存在时,判断不成立,当斜率存在,设出直线方程,将直线方程代入椭圆方程,得到关于x的一元二次方程,由韦达定理、圆的性质、弦长公式能求出|A1A2|.
(3)定圆N的方程为:(x+1)2+y2=16,求得圆心,由抛物线的性质,可求得|MF1|=4-|MF2|,两圆相内切.

解答 解:(1)∵抛物线C1:y2=4x的准线与x轴交于点F1,焦点为F2,
∴椭圆C2的焦点坐标为F1(-1,0),F2(1,0),
设椭圆C2的方程为$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}+\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}=1$(a>b>0),
由题意得$\left\{\begin{array}{l}{c=1}\\{a+c=3}\\{{a}^{2}={b}^{2}+{c}^{2}}\end{array}\right.$,解得a=2,c=1,b=$\sqrt{3}$,∴椭圆的标准方程为$\frac{{x}^{2}}{4}+\frac{{y}^{2}}{3}=1$,…(3分)
(2)当直线l与x轴垂直时,B1(1,$\frac{3}{2}$),B2(1,-$\frac{3}{2}$),
又F1(-1,0),此时$\overrightarrow{{B}_{1}{F}_{1}}$•$\overrightarrow{{B}_{2}{F}_{1}}$≠0,
∴以B1B2为直径的圆不经过F1,不满足条件,
当直线l不与x轴垂直时,设直线l的方程为:y=k(x-1),
由$\left\{\begin{array}{l}{y=k(x-1)}\\{\frac{{x}^{2}}{4}+\frac{{y}^{2}}{3}=1}\end{array}\right.$,即(3+4k2)x2+8k2x+4k2-12=0,
∵焦点在椭圆内部,∴恒有两个交点,
设B1(x1,y1),B2(x2,y2),则x1+x2=-$\frac{8{k}^{2}}{3+4{k}^{2}}$,x1•x2=$\frac{4{k}^{2}-12}{3+4{k}^{2}}$,
∵以B1B2为直径的圆经过F1,
∴$\overrightarrow{{B}_{1}{F}_{1}}$•$\overrightarrow{{B}_{2}{F}_{1}}$=0,又F1(-1,0),
∴(-1-x1)•(-1-x2)+y1y2=0,
∴(1+k2)x1x2+(1-k2)(x1+x2)+1+k2=0,
∴(1+k2)•$\frac{4{k}^{2}-12}{3+4{k}^{2}}$+(1-k2)•(-$\frac{8{k}^{2}}{3+4{k}^{2}}$)+1+k2=0,
解得k2=$\frac{9}{7}$,
由$\left\{\begin{array}{l}{y=k(x-1)}\\{{y}^{2}=4x}\end{array}\right.$,得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
∵直线l与抛物线有两个交点,
∴k≠0,设A1(x3,y3),A2(x4,y4),则x3+x4=$\frac{2{k}^{2}+4}{{k}^{2}}$=2+$\frac{4}{{k}^{2}}$,x3x4=1,
∴|A1A2|=x3+x4+p=2+$\frac{4}{{k}^{2}}$+2=$\frac{64}{9}$,…(8分)
(3)存在定圆N,使得⊙M与⊙N恒相切,
定圆N的方程为:(x+1)2+y2=16,圆心是左焦点F(-1,0),
由椭圆定义知|MF1|+|MF2|=2a=4,
∴|MF1|=4-|MF2|,
∴两圆相内切.   …(12分)

点评 本题考查椭圆的标准方程的求法,考查弦长的求法,解题时要注意根的判别式、韦达定理、圆的性质、弦长公式的合理运用,属于难题.

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