问题 解答题
已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的焦距为2
3
,离心率为
2
2
,其右焦点为F,过点B(0,b)作直线交椭圆于另一点A.
(Ⅰ)若
AB
BF
=-6
,求△ABF外接圆的方程;
(Ⅱ)若过点M(2,0)的直线与椭圆N:
x2
a2
+
y2
b2
=
1
3
相交于两点G、H,设P为N上一点,且满足
OG
+
OH
=t
OP
(O为坐标原点),当|
PG
-
PH
|<
2
5
3
时,求实数t的取值范围.
答案

(Ⅰ)由题意知:c=

3
e=
c
a
=
2
2
,又a2-b2=c2

解得:a=

6
,b=
3
,∴椭圆C的方程为:
x2
6
+
y2
3
=1
.…(2分)

可得:B(0,

3
),F(
3
,0)
,设A(x0,y0),则
AB
=(-x0
3
-y0)
BF
=(
3
,-
3
)

AB
BF
=-6,∴-
3
x0-
3
(
3
-y0)=-6
,即y0=x0-
3

x02
6
+
y02
3
=1
y0=x0-
3
x0=0
y0=-
3
,或
x0=
4
3
3
y0=
3
3

A(0,-

3
),或A(
4
3
3
3
3
)
…(4分)

①当A的坐标为(0,-

3
)时,|OA|=|OB|=|OF|=
3

∴△ABF外接圆是以O为圆心,

3
为半径的圆,即x2+y2=3.…(5分)

②当A的坐标为(

4
3
3
3
3
)时,kAF=1,kBF=-1,所以△ABF为直角三角形,其外接圆是以线段AB为直径的圆,

圆心坐标为(

2
3
3
2
3
3
),半径为
1
2
|AB|=
15
3

∴△ABF外接圆的方程为(x-

2
3
3
)2+(y-
2
3
3
)2=
5
3

综上可知:△ABF外接圆方程是x2+y2=3,或(x-

2
3
3
)2+(y-
2
3
3
)2=
5
3
.…(7分)

(Ⅱ)由以上可得,椭圆N:即

x2
6
+
y2
3
=
1
3
,即
x2
2
+y2 =1

由题意可知直线GH的斜率存在,设GH:y=k(x-2),G(x1,y1),H(x2,y2),P(x,y),

y=k(x-2)
x2
2
+y2=1
得:(1+2k2)x2-8k2x+8k2-2=0,

由△=64k4-4(2k2+1)(8k2-2)>0得:k2

1
2
(*). …(9分)

由于 x1+x2=

8k2
1+2k2
x1x2=
8k2-2
1+2k2
,∵|
PG
-
PH
|<
2
5
3

|

HG
|<
2
5
3
,即
1+k2
|x1-x2|<
2
5
3
,∴(1+k2)[
64k4
(1+2k2)2
-4×
8k2-2
1+2k2
]<
20
9

k2

1
4
,再结合(*)得:
1
4
k2
1
2
.…(11分)

OG
+
OH
=t
OP
,∴(x1+x2,y1+y2)=t(x,y)

从而x=

x1+x2
t
=
8k2
t(1+2k2)
y=
y1+y2
t
=
1
t
[k(x1+x2)-4k]=
-4k
t(1+2k2)

∵点P在椭圆上,∴[

8k2
t(1+2k2)
]2+2[
-4k
t(1+2k2)
]2=2,整理得:16k2=t2(1+2k2),

t2=8-

8
1+2k2
,∴-2<t<-
2
6
3
,或
2
6
3
<t<2

即实数t的取值范围为 (-2,-

2
6
3
∪(
2
6
3
,2).…(13分)

单项选择题
单项选择题