题目内容

已知A,B分别是椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的左,右顶点,点D(1,
3
2
)
在椭圆C上,且直线DA与直线DB的斜率之积为-
b2
4

(1)求椭圆C的标准方程;
(2)点P为椭圆C上除长轴端点外的任一点,直线AP,PB与椭圆的右准线分别交于点M,N.
①在x轴上是否存在一个定点E,使得EM⊥EN?若存在,求点E的坐标;若不存在,说明理由;
②已知常数λ>0,求
PM
PN
PA
PB
的取值范围.
考点:直线与圆锥曲线的综合问题
专题:综合题,圆锥曲线的定义、性质与方程
分析:(1)利用直线DA与直线DB的斜率之积为-
b2
4
,可得b2=
9
a2-1
,由点D(1,
3
2
)
在椭圆C上,则有:
1
a2
+
(
3
2
)
2
b2
=1
,联立求出a,b,即可求椭圆C的标准方程;
(2)①假设存在一个定点E(m,0),使得EM⊥EN.确定M,N的坐标,若EM⊥EN,则
EM
EN
=0
,结合点P在椭圆C上,即可求点E的坐标;
②利用向量的数量积公式,可得
PM
PN
PA
PB
=
(1+λ)x02-8x0+16-4λ
4
,设函数f(x0)=
(1+λ)x02-8x0+16-4λ
4
,定义域为(-2,2),确定函数的单调性,即可求得结论.
解答: 解:(1)由题意得,A(-a,0),B(a,0),
∵直线DA与直线DB的斜率之积为-
b2
4

kDAkDB=
3
2
1+a
3
2
1-a
=-
b2
4
,∴b2=
9
a2-1

由点D(1,
3
2
)
在椭圆C上,则有:
1
a2
+
(
3
2
)
2
b2
=1
,…(2分)
由以上两式可解得a2=4,b2=3.
∴椭圆方程为
x2
4
+
y2
3
=1
.      …(4分)
(2)①椭圆右准线的方程为x=4.                            …(5分)
假设存在一个定点E(m,0),使得EM⊥EN.
设点P(x0,y0)(x0≠±2),直线AP的方程为y=
y0
x0+2
(x+2)

令x=4,y=
6y0
x0+2
,∴点M坐标为(4,
6y0
x0+2
)

直线BP的方程为y=
y0
x0-2
(x-2)
,令x=4,y=
2y0
x0-2

∴点N坐标为(4,
2y0
x0-2
)
.                                    …(7分)
若EM⊥EN,则
EM
EN
=0

EM
=(4-m,
6y0
x0+2
)
EN
=(4-m,
2y0
x0-2
)

EM
EN
=(4-m)2+
6y0
x0+2
2y0
x0-2
=(4-m)2+
12y02
x02-4
=0
.        …(9分)
∵点P在椭圆C上,∴
x02
4
+
y02
3
=1
,∴y02=3(1-
x02
4
)
,代入上式,得(4-m)2=9,
∴m=1或m=7,∴点E的坐标为(1,0)或(7,0).                  …(11分)
②∵
PM
=(4-x0
y0(4-x0)
x0+2
)
PN
=(4-x0
y0(4-x0)
x0-2
)

PM
PN
=(4-x0)2+
y02(4-x 0)2
x02-4
=
(4-x 0)2
4

PA
=(-2-x0,-y0)
PB
=(2-x0,-y0)

PA
PB
=x02-4+y02=
x 02-4
4

PM
PN
PA
PB
=
(1+λ)x02-8x0+16-4λ
4
.              …(13分)
设函数f(x0)=
(1+λ)x02-8x0+16-4λ
4
,定义域为(-2,2),
4
1+λ
≥2
时,即0<λ≤1时,f(x0)在(-2,2)上单调递减,f(x0)的取值范围为(1,9),
4
1+λ
<2
时,即λ>1时,f(x0)在(-2,
4
1+λ
)
上单调递减,在(
4
1+λ
,2)
上单调递增,f(x0)的取值范围为[
-λ2+3λ
1+λ
,9)

综上,当0<λ≤1时,
PM
PN
PA
PB
的取值范围为(1,9),
当λ>1时,
PM
PN
PA
PB
的取值范围为[
-λ2+3λ
1+λ
,9)
.        …(16分)
点评:本题考查椭圆的方程,考查向量知识的运用,考查函数思想,考查学生分析解决问题的能力,有难度.
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