题目内容
1.已知椭圆C1:$\frac{y^2}{a^2}$+$\frac{x^2}{b^2}$=1(a>b>0)的离心率e=$\frac{{\sqrt{3}}}{3}$,且经过点(1,$\frac{{\sqrt{6}}}{2}$),抛物线C2:x2=2py(p>0)的焦点F与椭圆C1的一个焦点重合.(Ⅰ)过F的直线与抛物线C2交于M,N两点,过M,N分别作抛物线C2的切线l1,l2,求直线l1,l2的交点Q的轨迹方程;
(Ⅱ)从圆O:x2+y2=5上任意一点P作椭圆C1的两条切线,切点为A,B,证明:∠APB为定值,并求出这个定值.
分析 (Ⅰ)设椭圆的半焦距为c,以及$\frac{c}{a}=\frac{{\sqrt{3}}}{3}$,设椭圆方程为$\frac{y^2}{{3{c^2}}}+\frac{x^2}{{2{c^2}}}=1$,将点$(1,\frac{{\sqrt{6}}}{2})$的坐标代入得c,然后求解椭圆方程,求出抛物线方程,设直线MN:y=kx+1,M(x1,y1),N(x2,y2),代入抛物线方程得x2-4kx-4=0,利用韦达定理结合函数的导数求解直线的斜率,直线方程,求出点Q的横坐标是$\frac{1}{2}({x_1}+{x_2})$,点Q的纵坐标,然后求解点Q的轨迹方程.
(Ⅱ)①当两切线的之一的斜率不存在时,根据对称性,设点P在第一象限,求解∠APB的大小为定值.
②当两条切线的斜率都存在时,即$x≠±\sqrt{2}$时,设P(x0,y0),切线的斜率为k,则切线方程与椭圆方程联立,利用△=0,切线PA,PB的斜率k1,k2是上述方程的两个实根,通过${k_1}{k_2}=-\frac{y_0^2-3}{2-x_0^2}$,求解∠APB的大小为定值$\frac{π}{2}$.
解答 解:(Ⅰ)设椭圆的半焦距为c,则$\frac{c}{a}=\frac{{\sqrt{3}}}{3}$,即$a=\sqrt{3}c$,则$b=\sqrt{2}c$,
椭圆方程为$\frac{y^2}{{3{c^2}}}+\frac{x^2}{{2{c^2}}}=1$,将点$(1,\frac{{\sqrt{6}}}{2})$的坐标代入得c2=1,
故所求的椭圆方程为$\frac{y^2}{3}+\frac{x^2}{2}=1$焦点坐标为(0,±1),
故抛物线方程为x2=4y…(2分)
设直线MN:y=kx+1,M(x1,y1),N(x2,y2),代入抛物线方程得x2-4kx-4=0,
则x1+x2=4k,x1x2=-4,由于$y=\frac{1}{4}{x^2}$,所以$y'=\frac{1}{2}x$,故直线l1的斜率为$\frac{1}{2}{x_1}$,l1的方程为$y-\frac{1}{4}x_1^2=\frac{1}{2}{x_1}(x-{x_1})$,即$y=\frac{1}{2}{x_1}x-\frac{1}{4}x_1^2$,
同理l2的方程为$y=\frac{1}{2}{x_2}x-\frac{1}{4}x_2^2$,
令$\frac{1}{2}{x_1}x-\frac{1}{4}x_1^2=\frac{1}{2}{x_2}x-\frac{1}{4}x_2^2$,即$({x_1}-{x_2})x=\frac{1}{2}({x_1}-{x_2})({x_1}+{x_2})$,显然x1≠x2,
故$x=\frac{1}{2}({x_1}+{x_2})$,即点Q的横坐标是$\frac{1}{2}({x_1}+{x_2})$,
点Q的纵坐标是$y=\frac{1}{2}{x_1}x-\frac{1}{4}x_1^2=\frac{1}{4}{x_1}({x_1}+{x_2})-\frac{1}{4}x_1^2=\frac{1}{4}{x_1}{x_2}=-1$,即点Q(2k,-1),
故点Q的轨迹方程是y=-1…(4分)
(Ⅱ)证明:①当两切线的之一的斜率不存在时,根据对称性,设点P在第一象限,
则此时P点横坐标为$\sqrt{2}$,代入圆的方程得P点的纵坐标为$\sqrt{3}$,
此时两条切线方程分别为$x=\sqrt{2},y=\sqrt{3}$,此时$∠APB=\frac{π}{2}$,
若∠APB的大小为定值,则这个定值只能是$\frac{π}{2}$…(5分)
②当两条切线的斜率都存在时,即$x≠±\sqrt{2}$时,设P(x0,y0),切线的斜率为k,
则切线方程为y-y0=k(x-x0),
与椭圆方程联立消元得$(3+2{k^2}){x^2}+4k({y_0}-k{x_0})x+2{(k{x_0}-{y_0})^2}-6=0$…(6分)
由于直线y-y0=k(x-x0)是椭圆的切线,
故$△={[4k({y_0}-k{x_0})]^2}-4(3+2{k^2})[2{(k{x_0}-{y_0})^2}-6]=0$,
整理得$(2-x_0^2){k^2}+2{x_0}{y_0}k-(y_0^2-3)=0$…(8分)
切线PA,PB的斜率k1,k2是上述方程的两个实根,故${k_1}{k_2}=-\frac{y_0^2-3}{2-x_0^2}$,…(10分)
点P在圆x2+y2=5上,故$y_0^2-3=2-x_0^2$,所以k1k2=-1,所以$∠APB=\frac{π}{2}$.
综上可知:∠APB的大小为定值$\frac{π}{2}$,得证…(12分)
点评 本题考查直线与椭圆的综合应用,椭圆以及抛物线的方程的求法,考查转化是以及计算能力.
| A. | 3 | B. | 4 | C. | 5 | D. | 6 |
(1)A∩B.
(2)若(A∩B)⊆C,求m的取值范围.
| A. | 非负数 | B. | 非正数 | C. | 正数 | D. | 不确定 |