2021年高考数学新高考Ⅱ-20 |
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2022-04-29 23:03:11 |
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20.(12分)已知椭圆C的方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0),右焦点为F(√2,0),且离心率为√63. (Ⅰ)求椭圆C的方程; (Ⅱ)设M,N是椭圆C上的两点,直线MN与曲线x2+y2=b2(x>0)相切.证明:M,N,F三点共线的充要条件是|MN|=√3. 分析:(Ⅰ)利用离心率以及焦点的坐标,求出a和c的值,结合a2=b2+c2,即可求出b的值,从而得到椭圆的标准方程; (Ⅱ)先证明充分性,设直线MN的方程,利用圆心到直线的距离公式求出m的值,联立直线与椭圆的方程,求出|MN|即可;再证明必要性,设直线MN的方程,由圆心到直线的距离公式求出m和t的关系,联立直线与椭圆的方程,求出|MN|,得到方程,求出m和t的值,从而得到直线MN必过点F,即可证明必要性. (Ⅰ)解:由题意可得,椭圆的离心率ca=√63,又c=√2, 所以a=√3,则b2=a2−c2=1, 故椭圆的标准方程为x23+y2=1; (Ⅱ)证明:先证明必要性, 若M,N,F三点共线时,设直线MN的方程为x=my+√2, 则圆心O(0,0)到直线MN的距离为d=√2√m2+1=1,解得m2=1, 联立方程组{x=my+√2x23+y2=1,可得(m2+3)y2+2√2my−1=0, 即4y2+2√2my−1=0, 所以|MN|=√1+m2⋅√8m2+164=√2×√244=√3; 所以必要性成立; 下面证明充分性, 当|MN|=√3时,设直线MN的方程为x=ty+m, 此时圆心O(0,0)到直线MN的距离d=|m|√t2+1=1,则m2−t2=1, 联立方程组{x=ty+mx23+y2=1,可得(t2+3)y2+2tmy+m2−3=0, 则△=4t2m2−4(t2+3)(m2−3)=12(t2−m2+3)=24, 因为|MN|=√1+t2⋅√24t2+3=√3, 所以t2=1,m2=2, 因为直线MN与曲线x2+y2=b2(x>0)相切, 所以m>0,则m=√2, 则直线MN的方程为x=ty+√2恒过焦点F(√2,0), 故M,N,F三点共线, 所以充分性得证. 综上所述,M,N,F三点共线的充要条件是|MN|=√3.
 点评:本题考查了椭圆标准方程的求解、直线与椭圆位置关系的应用,在解决直线与圆锥曲线位置关系的问题时,一般会联立直线与圆锥曲线的方程,利用韦达定理和“设而不求”的方法进行研究,属于中档题.
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