题目内容

已知双曲线x2-y2=1的焦点与椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)的焦点重合,且该椭圆的长轴长为4,M、N是椭圆上的动点.
(1)求椭圆标准方程;
(2)设动点P满足:
OP
=
OM
+2
ON
,直线OM与ON的斜率之积为-
1
2
,求证:存在定点F1,F2,使得|PF1|+|PF2|为定值,并求出F1,F2的坐标;
(3)若M在第一象限,且点M,N关于原点对称,点M在x轴的射影为A,连接NA并延长交椭圆于点B,求证:以NB为直径的圆经过点M.
考点:直线与圆锥曲线的综合问题
专题:向量与圆锥曲线
分析:(1)由双曲线方程求出双曲线的交点坐标,求得椭圆的半焦距,结合已知椭圆的长轴长求得a,则b可求,椭圆方程可求;
(2)设出P点M点及N点的坐标,由向量关系得到P、M、N的坐标关系,再由直线OM与ON的斜率之积为-
1
2
可得M、N的坐标关系,结合M、N在椭圆上可得P点的轨迹是椭圆,说明|PF1|+|PF2|为定值,并求出F1,F2的坐标;
(3)设出M与B的坐标,得到A,N的坐标,由题设知NA和NB的斜率相等,由此得到M与B的坐标的关系,然后结合M,B在椭圆上证出kMN•kMB+1=0,即kMN•kMB=-1,从而证得以NB为直径的圆经过点M.
解答: (1)解:由题设可知:双曲线x2-y2=1的焦点为(±
2
,0),
∴椭圆中的c=
2
,
又由椭圆的长轴为4得  a=2,
故b2=a2-c2=2.
故椭圆的标准方程为:
x2
4
+
y2
2
=1
;        
(2)证明:设P(xp,yp),M(x1,y1),N(x2,y2),
由
OP
=
OM
+2
ON
可得:
xP=x1+2x2
yP=y1+2y2
 ①
由直线OM与ON的斜率之积为-
1
2
可得:
y1y2
x1x2
=-
1
2
,即x1x2+2y1y2=0  ②
由①②可得:xP2+2yP2=(x1+2x2)2+2(y1+2y2)2=(x12+2y12)+4(x22+2y22).
∵M、N是椭圆上的动点,故x12+2y12=4,x22+2y22=4.
故xP2+2yP2=20,即
xP2
20
+
yP2
10
=1
;
由椭圆定义可知存在两个定点F1(-
10
,0),F2(
10
,0)
,使得动点P到两定点距离和为定值4
5
; 
(3)证明:设M(x1,y1),B(x2,y2),
由题设可知x1>0,y1>0,x2>0,y2>0,x1≠x2,A(x1,0),N(-x1,-y1),
由题设可知lAB斜率存在且满足kNA=kNB,∴
y1
2x1
=
y2+y1
x2+x1
.③
kMN•kMB+1=
y1
x1
•
y2-y1
x2-x1
+1
.④
将③代入④可得:kMN•kMB+1=
2(y2+y1)
x2+x1
•
y2-y1
x2-x1
+1=
(x22+2y22)-(x12+2y12)
x22-x12
.⑤
点M,B在椭圆
x2
4
+
y2
2
=1
,
故kMN•kMB+1=
(x22+2y22)-(x12+2y12)
x22-x12
=
4-4
x22-x12
=0
.
∴kMN•kMB+1=0,kMN•kMB=-1,
∴MN⊥MB.
因此以NB为直径的圆经过点M.
点评:本题考查了椭圆方程的求法,训练了利用向量关系求得点的坐标之间的关系,解答此题的关键是设出所用点的坐标,充分利用点在椭圆上这一特性,通过整体代换化简,此类问题的解决需要学生具有较强的计算能力和逻辑推理能力,是高考试卷中的压轴题.
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