问题 解答题
已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)的两个焦点分别为F1(-1,0),F2(1,0),且椭圆C经过点P(
4
3
1
3
)

(I)求椭圆C的离心率:
(II)设过点A(0,2)的直线l与椭圆C交于M,N两点,点Q是线段MN上的点,且
2
|AQ|2
=
1
|AM|2
+
1
|AN|2
,求点Q的轨迹方程.
答案

(I)∵椭圆C:

x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)的两个焦点分别为F1(-1,0),F2(1,0),且椭圆C经过点P(
4
3
1
3
)

∴c=1,2a=PF1+PF2=

(
4
3
+1)
2
+
1
9
+
(
4
3
-1)
2
+
1
9
=2
2
,即a=
2

∴椭圆的离心率e=

c
a
=
1
2
=
2
2
…4分

(II)由(I)知,椭圆C的方程为

x2
2
+y2=1,设点Q的坐标为(x,y)

(1)当直线l与x轴垂直时,直线l与椭圆C交于(0,1)、(0,-1)两点,此时点Q的坐标为(0,2-

3
5
5

(2)当直线l与x轴不垂直时,可设其方程为y=kx+2,

因为M,N在直线l上,可设点M,N的坐标分别为(x1,kx1+2),(x2,kx2+2),则

|AM|2=(1+k2)x1 2|AN|2=(1+k2)x2 2,又|AQ|2=(1+k2)x2

2
|AQ|2
=
1
|AM|2
+
1
|AN|2

2
(1+k2)x2
=
1
(1+k2)x1 2
+
1
(1+k2)x2 2
,即
2
x2
=
1
x1 2
+
1
x2 2
=
(x1+x2)2-2x1x2
x1 2x2 2
…①

将y=kx+2代入

x2
2
+y2=1中,得(2k2+1)x2+8kx+6=0…②

由△=(8k)2-24(2k2+1)>0,得k2

3
2

由②知x1+x2=-

8k
2k2+1
,x1x2=
6
2k2+1
,代入①中化简得x2=
18
10k2-3
…③

因为点Q在直线y=kx+2上,所以k=

y-2
x
,代入③中并化简得10(y-2)2-3x2=18

由③及k2

3
2
可知0<x2
3
2
,即x∈(-
6
2
,0)∪(0,
6
2

由题意,Q(x,y)在椭圆C内,所以-1≤y≤1,

又由10(y-2)2-3x2=18得(y-2)2∈[

9
5
9
4
)且-1≤y≤1,则y∈(
1
2
,2-
3
5
5

所以,点Q的轨迹方程为10(y-2)2-3x2=18,其中x∈(-

6
2
6
2
),y∈(
1
2
,2-
3
5
5
)…13分

多项选择题
判断题