题目内容

已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,离心率为
1
2
,椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)若过点P(0,m)的直线l与椭圆C交于不同的两点A,B,且
AP
=3
PB
,求实数m的取值范围.
(Ⅰ)设所求的椭圆方程为:
x2
a2
+
y2
b2
=1 (a>b>0)

由题意:
c
a
=
1
2
a+c=3
a2=b2+c2
?
a=2
b=
3
c=1

所求椭圆方程为:
x2
4
+
y2
3
=1
.…(5分)
(Ⅱ)若过点P(0,m)的斜率不存在,则m=±
3
2
.
若过点P(0,m)的直线斜率为k,
即:m≠±
3
2
时,
直线AB的方程为y-m=kx
由
y=kx+m
3x2+4y2=12
?(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0
,
△=64m2k2-4(3+4k2)(4m2-12),
因为AB和椭圆C交于不同两点,
所以△>0,4k2-m2+3>0,
所以4k2>m2-3    ①
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由已知
AP
=3
PB
,
则x1+x2=-
8km
3+4k2
,x1x2=
4m2-12
3+4k2
    ②
AP
=(-x1,m-y1),
PB
=(x2,y2-m)
-x1=3x2 ③
将③代入②得:-3(
4km
3+4k2
)2=
4m2-12
3+4k2

整理得:16m2k2-12k2+3m2-9=0
所以k2=
9-3m2
16m2-12
代入①式,
得4k2=
9-3m2
4m2-3
>m2-3
4m2(m2-3)
4m2-3
<0
,
解得
3
4
<m2<3
.
所以-
3
<m<-
3
2
或
3
2
<m<
3
.
综上可得,实数m的取值范围为:(-
3
,-
3
2
]∪[
3
2
,
3
)
.…(14分)
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