题目内容
13.已知椭圆$C:\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1({a>b>0})$的离心率为$\frac{{\sqrt{3}}}{2}$,四个顶点构成的菱形的面积是4,圆M:(x+1)2+y2=r2(0<r<1).过椭圆C的上顶点A作圆M的两条切线分别与椭圆C相交于B,D两点(不同于点A),直线AB,AD的斜率分别为k1,k2.(1)求椭圆C的方程;
(2)当r变化时,①求k1•k2的值;②试问直线BD是否过某个定点?若是,求出该定点;若不是,请说明理由.
分析 (1)利用已知条件求出a,b即可求解椭圆C的方程.
(2)AB:y=k1x+1,则有$\frac{{|{{k_1}-1}|}}{{\sqrt{1+k_1^2}}}=r$,化简得$({1-{r^2}})k_1^2-2{k_1}+1-{r^2}=0$,直线AD:y=k2x+1,同理有$({1-{r^2}})k_2^2-2{k_2}+1-{r^2}=0$,推出k1,k2是方程(1-r2)k2-2k+1-r2=0的两实根,故k1•k2=1.考虑到r→1时,D是椭圆的下顶点,B趋近于椭圆的上顶点,故BD若过定点,则猜想定点在y轴上.联立直线与椭圆方程,求出相关点的坐标,求出直线BD的方程,推出直线BD过定点.
解答 解:(1)由题设知,$\frac{c}{a}=\frac{{\sqrt{3}}}{2}$,$\frac{1}{2}×2a×2b=4$,又a2-b2=c2,
解得a=2,b=1.
故所求椭圆C的方程是$\frac{x^2}{4}+{y^2}=1$.
(2)AB:y=k1x+1,则有$\frac{{|{{k_1}-1}|}}{{\sqrt{1+k_1^2}}}=r$,化简得$({1-{r^2}})k_1^2-2{k_1}+1-{r^2}=0$,
对于直线AD:y=k2x+1,同理有$({1-{r^2}})k_2^2-2{k_2}+1-{r^2}=0$,
于是k1,k2是方程(1-r2)k2-2k+1-r2=0的两实根,故k1•k2=1.
考虑到r→1时,D是椭圆的下顶点,B趋近于椭圆的上顶点,故BD若过定点,则猜想定点在y轴上.
由$\left\{{\begin{array}{l}{y={k_1}x+1}\\{\frac{x^2}{4}+{y^2}=1}\end{array}}\right.$,得$({4k_1^2+1}){x^2}+8{k_1}x=0$,于是有$B({\frac{{-8{k_1}}}{4k_1^2+1},\frac{-4k_1^2+1}{4k_1^2+1}}),D({\frac{{-8{k_2}}}{4k_2^2+1},\frac{-4k_2^2+1}{4k_2^2+1}})$.
直线BD的斜率为${k_{BD}}=\frac{{{k_1}+{k_2}}}{-3}$,
直线BD的方程为$y-\frac{-4k_1^2+1}{4k_1^2+1}=\frac{{{k_1}+{k_2}}}{-3}({x-\frac{{-8{k_1}}}{4k_1^2+1}})$,
令x=0,得$y=\frac{-4k_1^2+1}{4k_1^2+1}+\frac{{{k_1}+{k_2}}}{-3}•\frac{{8{k_1}}}{4k_1^2+1}=\frac{20k_1^2+5}{{-3({4k_1^2+1})}}=-\frac{5}{3}$,
故直线BD过定点$({0,-\frac{5}{3}})$.
点评 本题考查椭圆的简单性质椭圆方程的求法,直线与椭圆的位置关系的综合应用,直线恒过定点问题,考查转化思想以及计算能力.
(1)求an和Sn;
(2)设${b_n}=\frac{1}{{{a_n}{a_{n+1}}}}$,求数列{bn}的前n项和Tn.
| A. | 2π+$\frac{\sqrt{3}}{3}$ | B. | π+$\frac{\sqrt{3}}{3}$ | C. | 2π+$\frac{\sqrt{3}}{3}$ | D. | π+$\sqrt{3}$ |
| A. | M=P | B. | P≠M | C. | N∩P≠∅ | D. | M∩N≠∅ |
| A. | 充分不必要条件 | B. | 必要不充分条件 | ||
| C. | 充要条件 | D. | 既不充分也不必要条件 |