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2024年高考数学天津18

  2024-08-28 22:52:47  

(15分)已知椭圆$\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1(a > b > 0)$的离心率$e=\dfrac{1}{2}$,左顶点为$A$,下顶点为$B$,$C$是线段$OB$的中点,其中$S_{\Delta ABC}=\dfrac{3\sqrt{3}}{2}$.
(1)求椭圆方程.
(2)过点$(0,-\dfrac{3}{2})$的动直线与椭圆有两个交点$P$,$Q$,在$y$轴上是否存在点$T$使得$\overrightarrow{TP}\cdot \overrightarrow{TQ}\leqslant 0$恒成立.若存在,求出这个$T$点纵坐标的取值范围;若不存在,请说明理由.
答案:(1)$\dfrac{x^2}{12}+\dfrac{y^2}{9}=1$;
(2)$[-3$,$\dfrac{3}{2}]$.
分析:(1)结合椭圆的性质,以及三角形的面积公式,即可求解;
(2)根据已知条件,分动直线的斜率存在、不存在讨论,当动直线的斜率不存在,直接结合平面向量的数量积运算,即可求解;动直线的斜率存在时,
设出直线方程,并与椭圆方程联立,再结合平面向量的数量积运算,即可求解.
解:(1)因为椭圆的离心率为$e=\dfrac{1}{2}$,
所以$\dfrac{c}{a}=\dfrac{1}{2}$,即$a=2c$,其中$c$为半焦距,
$a^{2}=b^{2}+c^{2}$,
则$b=\sqrt{3}c$,
所以$A(-2c,0)$,$B(0,-\sqrt{3}c)$,$C(0,-\dfrac{\sqrt{3}c}{2})$,
$S_{\Delta ABC}=\dfrac{1}{2}\times 2c\times \dfrac{\sqrt{3}}{2}c=\dfrac{3\sqrt{3}}{2}$,解得$c=\sqrt{3}$,
故$a=2\sqrt{3}$,$b=3$,
故椭圆方程为$\dfrac{x^2}{12}+\dfrac{y^2}{9}=1$;
(2)①若过点$(0,-\dfrac{3}{2})$ 的动直线的斜率不存在,
则$P(0,3)$,$Q(0,-3)$或$P(0,-3)$,$Q(0,3)$,此时$-3\leqslant t\leqslant 3$,

②若过点$(0,-\dfrac{3}{2})$ 的动直线的所率存在,
则可设该直线方程为:$y=kx-\dfrac{3}{2}$,
设$P(x_{1}$,$y_{1})$ $Q(x_{2}$,$y_{2})$,$T(0,r)$,
$\left\{\begin{array}{l}{y=kx-\dfrac{3}{2}}\\ {3{x}^{2}+4{y}^{2}=36}\end{array}\right.$,化简整理可得,$(3+4k^{2})x^{2}-12kx-27=0$,
故△$=144k^{2}+108(3+4k^{2})=324+576k^{2} > 0$ $x_1+x_2=\dfrac{12k}{3+4k^2}$,$x_1x_2=-\dfrac{27}{3+4k^2}$;
$\overrightarrow{TP}=(x_1,y_1-t)$,$\overrightarrow{TQ}=(x_2,y_2-t)$,
故$\overrightarrow{TP}\cdot \overrightarrow{TQ}=x_{1}x_{2}+(y_{1}-t)(y_{2}-t)=x_{1}x_{2}+(ki_{1}-\dfrac{3}{2}-t)(kx_{2}-\dfrac{3}{2}-t)=(1+k^{2})x_{1}x_{2}-k(\dfrac{3}{2}+t)(x_{1}+x_{2})+(\dfrac{3}{2}+t)^{2}$
$=(1+k^{2})\times (-\dfrac{27}{3+4k^{2}})-k(\dfrac{3}{2}+t)\times \dfrac{12k}{3+4k^{2}}+(\dfrac{3}{2}+t)^{2}$ $-27k^2-27-18k^2-12k^2t+3(\dfrac{3}{2}+t)^2+(3+2t)^2k^2$ $3+4k^{2}$
$=\dfrac{[(3+2t)^{2}-12t-45]k^{2}+3(\dfrac{3}{2}+t)^{2}-27}{3+4k^{2}}$,
$\overrightarrow{TP}\cdot \overrightarrow{TQ}\leqslant 0$ 恒成立,故$\left\{\begin{array}{l}{3(\dfrac{3}{2}+t)^{2}-27\leqslant 0}\\ {(3+2t)^{2}-12t-45\leqslant 0}\end{array}\right.$,解得$-3\leqslant t\leqslant \dfrac{3}{2}$,
若$\overrightarrow{TP}\cdot \overrightarrow{TQ}\leqslant 0$恒成立.
结合①②可知,$-3\leqslant t\leqslant \dfrac{3}{2}$.
故这个$T$点纵坐标的取值范围为$[-3$,$\dfrac{3}{2}]$.
点评:本题主要考查直线与圆锥曲线的综合,考查转化能力,属于难题.

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