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- 2021-06-10 发布
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1.已知F为椭圆C:+=1的右焦点,M为C上的任意一点.
(1)求|MF|的取值范围;
(2)P,N是C上异于M的两点,若直线PM与直线PN的斜率之积为-,证明:M,N两点的横坐标之和为常数.
解:(1)依题意得a=2,b=,所以c= =1,
所以椭圆C的右焦点F的坐标为(1,0),
设椭圆C上的任意一点M的坐标为(xM,yM),
则+=1,
所以|MF|2=(xM-1)2+y=(xM-1)2+3-x=x-2xM+4=(xM-4)2,
又-2≤xM≤2,所以1≤|MF|2≤9,
所以1≤|MF|≤3,
所以|MF|的取值范围为[1,3].
(2)证明:设P,M,N三点的坐标分别为(xP,yP),(xM,yM),(xN,yN),
设直线PM,PN的斜率分别为k1,k2,则直线PM的方程为y-yP=k1(x-xP),
联立方程,得消去y,得
(3+4k)x2-8k1(k1xP-yP)x+4kx-8k1xPyP+4y-12=0,
由根与系数的关系可得xM+xP=,
所以xM=-xP=,
同理可得xN+xP=,
又k1·k2=-,
故xN+xP===,
则xN=-xP=-=-xM,
从而xN+xM=0,
即M,N两点的横坐标之和为常数.
2.(2019·郑州市第二次质量预测)椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,A为椭圆上一动点(异于左、右顶点),△AF1F2的周长为4+2,且面积的最大值为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设B是椭圆上一动点,线段AB的中点为P,OA,OB(O为坐标原点)的斜率分别为k1,k2,且k1k2=-,求|OP|的取值范围.
解:(1)由椭圆的定义及△AF1F2的周长为4+2,可得2(a+c)=4+2,所以a+c=2+①.
当A在上(或下)顶点时,△AF1F2的面积取得最大值,即bc=②,
由①②及a2=c2+b2,得a=2,b=1,c=,
所以椭圆C的方程为+y2=1.
(2)当直线AB的斜率不存在时,k1=-k2,因为k1k2=-,所以k1=±,不妨取k1=,则直线OA的方程为y=x,
不妨取点A,则B,P(,0),所以|OP|=.
当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),由可得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0,Δ=64k2m2-4(4k2+1)(4m2-4)=16(4k2+1-m2)>0①,
所以x1+x2=,x1x2=.因为k1k2=-,所以4y1y2+x1x2=0,
所以4(kx1+m)(kx2+m)+x1x2=(4k2+1)x1x2+4km(x1+x2)+4m2=4m2-4-+4m2=0,
化简得2m2=1+4k2(满足①式),所以m2≥.
设P(x0,y0),则x0===,y0=kx0+m=.
所以|OP|2=x+y=+=2-∈,所以|OP|∈.
综上,|OP|的取值范围为.
3.(2019·济南模拟)已知椭圆D:+=1(a>b>0)的离心率为e=,点(-,1)在椭圆D上.
(1)求椭圆D的方程;
(2)过椭圆D内一点P(0,t)的直线l的斜率为k,且与椭圆D交于M,N两点,设直线OM,ON(O为坐标原点)的斜率分别为k1,k2,若对任意k,存在实数λ,使得k1+k2=λk,求实数λ的取值范围.
解:(1)椭圆D的离心率e==,所以a=b,
又点(-,1)在椭圆D上,所以+=1,得a=2,b=,所以椭圆D的方程为+=1.
(2)由题意得,直线l的方程为y=kx+t.
由,消元可得(2k2+1)x2+4ktx+2t2-4=0.
设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=,
k1+k2=+=+=2k+=2k+t··=.
由k1+k2=λk,得=λk,
因为此等式对任意的k都成立,所以=λ,
即t2=2-.
因为点P(0,t)在椭圆内,所以0≤t2<2,
即0≤2-<2,解得λ≥2.
所以实数λ的取值范围是[2,+∞).
4.(2019·重庆七校联考)椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,其左焦点到点P(2,1)的距离为.不经过原点O的直线l与椭圆C相交于A,B两点,且线段AB被直线OP平分.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求△ABP的面积取最大值时,直线l的方程.
解:(1)依题意知,e==,
左焦点(-c,0)到点P(2,1)的距离d0==,
得a2=4,c2=1,所以b2=3,故椭圆C的方程为+=1.
(2)易得直线OP的方程为y=x,设A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中点R(x0,y0)(y0≠0),其中y0=x0.
因为A,B在椭圆C上,所以+=1,+=1,两式相减得-+-=0,即+=0,
故kAB==-·=-.
由题意可设直线l的方程为y=-x+m(m≠0),代入+=1中,消去y并整理得3x2-3mx+m2-3=0,
由Δ=(3m)2-4×3(m2-3)=3(12-m2)>0,
得-20,当m∈(1-,2)且m≠0时,f′(m)<0,所以当m=1-时,S△ABP取得最大值,此时直线l的方程为3x+2y+2-2=0.
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