题目内容
9.在平面直角坐标系中,椭圆C:$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1(a>b>0)的一个焦点为F($\sqrt{2}$,0),离心率为$\frac{\sqrt{6}}{3}$.(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过原点的直线与椭圆C交于A,B两点(A,B不是椭圆C的顶点),点D在椭圆C上,且AD⊥AB,直线BD与x轴、y轴分别交于M、N两点,设直线BD,AM的斜率分别为k1,k2,证明:存在常数λ使得k1=λk2,并求出λ的值.
分析 (1)由题意可得:$\left\{\begin{array}{l}{c=\sqrt{2}}\\{\frac{c}{a}=\frac{\sqrt{6}}{3}}\\{{a}^{2}={b}^{2}+{c}^{2}}\end{array}\right.$,解出即可得出.
(2)设直线AB的方程为:y=kx,A(x1,y1),B(-x1,-y1),D(x2,y2).直线AB的方程与椭圆方程联立解得A,B的坐标,可得直线AD的方程,与椭圆方程联立可得D的坐标,可得直线BD的方程,再利用斜率计算公式即可得出.
解答
(1)解:由题意可得:$\left\{\begin{array}{l}{c=\sqrt{2}}\\{\frac{c}{a}=\frac{\sqrt{6}}{3}}\\{{a}^{2}={b}^{2}+{c}^{2}}\end{array}\right.$,解得c=$\sqrt{2}$,a=$\sqrt{3}$,b=1.
∴椭圆C的标准方程为$\frac{{x}^{2}}{3}+{y}^{2}$=1;
(2)证明:设直线AB的方程为:y=kx,A(x1,y1),B(-x1,-y1),D(x2,y2).
联立$\left\{\begin{array}{l}{y=kx}\\{\frac{{x}^{2}}{3}+{y}^{2}=1}\end{array}\right.$,解得A$(\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{1+3{k}^{2}}},\frac{\sqrt{3}k}{\sqrt{1+3{k}^{2}}})$,B$(\frac{-\sqrt{3}}{\sqrt{1+3{k}^{2}}},\frac{-\sqrt{3}k}{\sqrt{1+3{k}^{2}}})$.
∵AD⊥AB,∴直线AD的方程为:y-$\frac{\sqrt{3}k}{\sqrt{1+3{k}^{2}}}$=$-\frac{1}{k}$$(x-\frac{\sqrt{3}k}{\sqrt{1+3{k}^{2}}})$.
化为y=-$\frac{1}{k}$x+$\frac{\sqrt{3}(1+{k}^{2})}{k\sqrt{1+3{k}^{2}}}$.
代入椭圆方程可得:$\frac{{x}^{2}}{3}$+$[-\frac{1}{k}x+\frac{\sqrt{3}(1+{k}^{2})}{k\sqrt{1+3{k}^{2}}}]^{2}$=1,
化为:$\sqrt{1+3{k}^{2}}({k}^{2}+3){x}^{2}$-$6\sqrt{3}$(1+k2)x+$\frac{3(5{k}^{2}+3)}{\sqrt{1+3{k}^{2}}}$=0.
解得x1=$\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{1+3{k}^{2}}}$,x2=$\frac{\sqrt{3}(5{k}^{2}+3)}{({k}^{2}+3)\sqrt{1+3{k}^{2}}}$,
y1=$\frac{\sqrt{3}k}{\sqrt{1+3{k}^{2}}}$.
y2=$\frac{\sqrt{3}k({k}^{2}-1)}{({k}^{2}+3)\sqrt{1+3{k}^{2}}}$.
∴kBD=$\frac{{y}_{2}+{y}_{1}}{{x}_{2}+{x}_{1}}$=$\frac{k}{3}$=k1.
BD的方程为:y+$\frac{\sqrt{3}k}{\sqrt{1+3{k}^{2}}}$=$\frac{k}{3}$$(x+\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{1+3{k}^{2}}})$,
令y=0,解得xM=$\frac{2\sqrt{3}}{\sqrt{1+3{k}^{2}}}$,∴M$(\frac{2\sqrt{3}}{\sqrt{1+3{k}^{2}}},0)$.
∴k2=$\frac{{y}_{1}}{{x}_{1}-{x}_{M}}$=-k.
∴3k1=-k2.
∴λ=-$\frac{1}{3}$.
点评 本题考查了椭圆的标准方程及其性质、直线与椭圆相交问题、斜率计算公式、相互垂直的斜率之间的关系,考查了推理能力与计算能力,属于难题.
| A. | x+4y+4=0 | B. | x-4y-4=0 | C. | x-4y+4=0 | D. | x+4y-4=0 |
| A. | $\frac{53}{3}$π | B. | $\frac{55}{3}$π | C. | 18π | D. | $\frac{76}{3}$π |
| A. | 1 | B. | $\frac{\sqrt{2}}{2}$ | C. | $\frac{\sqrt{5}}{2}$ | D. | $\sqrt{5}$ |
| A. | 4$\sqrt{3}$π | B. | 12π | C. | 24π | D. | 48π |