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2023年高考数学乙卷-文21

  2023-07-08 14:06:12  

(12分)已知椭圆C:y2a2+x2b2=1(a>b>0)的离心率为53,点A(2,0)C上.
(1)求C的方程;
(2)过点(2,3)的直线交C于点PQ两点,直线APAQy轴的交点分别为MN,证明:线段MN的中点为定点.
答案:(1)椭圆C的方程为y29+x24=1
(2)MN的中点为定点(0,3),证明过程见解析.
分析:(1)由题意列关于abc的方程组,求得abc的值,可得椭圆C的方程;
(2)设PQ:y3=k(x+2),即y=kx+2k+3k<0P(x1y1)Q(x2y2),联立直线方程与椭圆方程,化为关于x的一元二次方程,利用根与系数的关系求得x1+x2x1x2的值,写出直线APAQ的方程,求得MN的坐标,再由中点坐标公式即可证明MN的中点为定点.
解:(1)由题意,{ca=53b=2a2=b2+c2,解得{a=3b=2c=5
椭圆C的方程为y29+x24=1
证明:(2)如图,

要使过点(2,3)的直线交C于点PQ两点,则PQ的斜率存在且小于0,
PQ:y3=k(x+2),即y=kx+2k+3k<0P(x1y1)Q(x2y2)
联立{y=kx+2k+3y29+x24=1,得(4k2+9)x2+8k(2k+3)x+16k(k+3)=0
=[8k(2k+3)]24(4k2+9)16k(k+3)=1728k>0
x1+x2=8k(2k+3)4k2+9x1x2=16k(k+3)4k2+9
直线AP:y=y1x1+2(x+2),取x=0,得M(0,2y1x1+2)
直线AQ:y=y2x2+2(x+2),取x=0,得N(0,2y2x2+2)
2y1x1+2+2y2x2+2=2y1(x2+2)+2y2(x1+2)(x1+2)(x2+2)
=2(kx1+2k+3)(x2+2)(kx2+2k+3)(x1+2)x1x2+2(x1+x2)+4
=22kx1x2+(4k+3)(x1+x2)+4(2k+3)x1x2+2(x1+x2)+4
=22k16k(k+3)4k2+9+(4k+3)8k(2k+3)4k2+9+4(2k+3)16k(k+3)4k2+9+28k(2k+3)4k2+9+4
=232k3+96k264k396k248k272k+32k3+72k+48k2+10816k2+48k32k248k+16k2+36
=2×10836=6
MN的中点为(0,3),为定点.
点评:本题考查椭圆方程的求法,考查直线与椭圆位置关系的应用,考查运算求解能力,是中档题.

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