题目内容
已知双曲线x2-y2=1的焦点与椭圆
+
=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:
=
+2
,直线OM与ON的斜率之积为-
,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.
| x2 |
| a2 |
| y2 |
| b2 |
(1)求椭圆标准方程;
(2)设动点P满足:
| OP |
| OM |
| ON |
| 1 |
| 2 |
(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-
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.
(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 |
(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(±
,0),
∴椭圆中的c=
,
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:
+
=1;
(2)证明:设P(xp,yp),M(x1,y1),N(x2,y2),
由
=
+2
可得:
①
由直线OM与ON的斜率之积为-
可得:
=-
,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
+
=1;
由椭圆定义可知存在两个定点F1(-
,0),F2(
,0),使得动点P到两定点距离和为定值4
;
(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,∴
=
.③
kMN•kMB+1=
•
+1.④
将③代入④可得:kMN•kMB+1=
•
+1=
.⑤
点M,B在椭圆
+
=1,
故kMN•kMB+1=
=
=0.
∴kMN•kMB+1=0,kMN•kMB=-1,
∴MN⊥MB.
因此以NB为直径的圆经过点M.
| 2 |
∴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 |
(2)证明:设P(xp,yp),M(x1,y1),N(x2,y2),
由
| OP |
| OM |
| ON |
|
由直线OM与ON的斜率之积为-
| 1 |
| 2 |
| y1y2 |
| x1x2 |
| 1 |
| 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 |
由椭圆定义可知存在两个定点F1(-
| 10 |
| 10 |
| 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 |
kMN•kMB+1=
| y1 |
| x1 |
| y2-y1 |
| x2-x1 |
将③代入④可得:kMN•kMB+1=
| 2(y2+y1) |
| x2+x1 |
| y2-y1 |
| x2-x1 |
| (x22+2y22)-(x12+2y12) |
| x22-x12 |
点M,B在椭圆
| x2 |
| 4 |
| y2 |
| 2 |
故kMN•kMB+1=
| (x22+2y22)-(x12+2y12) |
| x22-x12 |
| 4-4 |
| x22-x12 |
∴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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