问题 解答题
以知椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的两个焦点分别为F1(-c,0)和F2(c,0)(c>0),过点E(
a2
c
,0)
的直线与椭圆相交于A,B两点,且F1AF2B,|F1A|=2|F2B|.
(1)求椭圆的离心率;
(2)求直线AB的斜率;
(3)设点C与点A关于坐标原点对称,直线F2B上有一点H(m,n)(m≠0)在△AF1C的外接圆上,求
n
m
的值.
答案

(1)由F1AF2B且|F1A|=2|F2B|,

|

EF2
EF1
|=|
F2B
F1A
|=
1
2
,从而
a2
c
-c
a2
c
+c
=
1
2

整理,得a2=3c2,故离心率e=

c
a
=
3
3

(2)由(I)得b2=a2-c2=2c2

所以椭圆的方程可写为2x2+3y2=6c2

设直线AB的方程为y=k(x-

a2
c
),即y=k(x-3c).

由已知设A(x1,y1),B(x2,y2),

则它们的坐标满足方程组

y=k(x-3c)
2x2+3y2=6c2

消去y整理,得(2+3k2)x2-18k2cx+27k2c2-6c2=0.

依题意,△=48c2(1-3k2)>0,得-

3
3
<k<
3
3

x1+x2=

18k2c
2+3k2

x1x2=

27k2c2-6c2
2+3k2

由题设知,点B为线段AE的中点,所以x1+3c=2x2

联立①③解得x1=

9k2c-2c
2+3k2
x2=
9k2c+2c
2+3k2

将x1,x2代入②中,解得k=±

2
3

(III)解法一:由(II)可知x1=0,x2=

3c
2

k=-

2
3
时,得A(0,
2
c)
,由已知得C(0,-
2
c)

线段AF1的垂直平分线l的方程为y-

2
2
c=-
2
2
(x+
c
2
)直线l与x轴

的交点(

c
2
,0)是△AF1C外接圆的圆心,

因此外接圆的方程为(x-

c
2
)2+y2=(
c
2
+c)2

直线F2B的方程为y=

2
(x-c),

于是点H(m,n)的坐标满足方程组

(m-
c
2
)2+n2=
9c2
4
n=
2
(m-c)

由m≠0,解得

m=
5
3
c
n=
2
2
3
c
n
m
=
2
2
5

k=

2
3
时,同理可得
n
m
=-
2
2
5

解法二:由(II)可知x1=0,x2=

3c
2

k=-

2
3
时,得A(0,
2
c)
,由已知得C(0,-
2
c)

由椭圆的对称性可知B,F2,C三点共线,

因为点H(m,n)在△AF1C的外接圆上,

且F1AF2B,所以四边形AF1CH为等腰梯形.

由直线F2B的方程为y=

2
(x-c),

知点H的坐标为(m,

2
m-
2
c).

因为|AH|=|CF1|,所以m2+(

2
m-
2
c-
2
c)2=a2,解得m=c(舍),或m=
5
3
c

n=

2
2
3
c,所以
n
m
=
2
2
5
.当k=
2
3
时同理可得
n
m
=-
2
2
5

多项选择题
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