问题 解答题
已知椭圆C1
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的离心率为
3
3
,直线l:y=x+2与以原点为圆心、椭圆C1的短半轴长为半径的圆O相切.
(1)求椭圆C1的方程;
(2)设椭圆C1的左焦点为F1,右焦点为F2,直线l1过点F1,且垂直于椭圆的长轴,动直线l2垂直于l1,垂足为点P,线段PF2的垂直平分线交l2于点M,求点M的轨迹C2的方程;
(3)过椭圆C1的左顶点A做直线m,与圆O相交于两点R、S,若△ORS是钝角三角形,求直线m的斜率k的取值范围.
答案

(1)由e=

3
3
,得
b2
a2
=1-e=
2
3
;(2分)

由直线l:x-y+2=0与圆x2+y2=b2相切,得

2
2
=|b|.所以,b=
2
,a=
3

所以椭圆的方程是

x2
3
+
y2
2
=1.(4分)

(2)由条件,知|MF2|=|MP|.即动点M到定点F2的距离等于它到直线l1:x=-1的距离,由抛物线的定义得点M的轨迹C2的方程是y2=4x.                     (8分)

(3)由(1),得圆O的方程是x2+y2=2,A(-

3
,0),直线m的方程是y=k(x+
3
)

R(x1y1),S(x2y2),由

x2+y2=2
y=k(x+
3
)

(1+k2)x2+2

3
k2x+3k2-2=0(10分)

x1+x2=-

2
3
k2
1+k2
x1x2=
3k2-2
1+k2

△=(2

3
k2)2-4(1+k2)(3k2-2)>0,得-
2
<k<
2
.①(12分)

因为△ORS是钝角三角形,所以

OR
OS
<0,即
OR
OS
=x1x2+y1y2=x1x2+k2(x1+
3
)(x2+
3
)=(1+k2)x1x2+
3
k2(x1+x2)+3k2=
4k2-2
1+k2
<0

所以-

2
2
<k<
2
2
.②(13分)

由A、R、S三点不共线,知k≠0.                              ③

由①、②、③,得直线m的斜率k的取值范围是-

2
2
<k<
2
2
,且k≠0(14分)

(注:其它解法相应给分)

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