问题 解答题
已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,离心率为
1
2
,椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)若过点P(0,m)的直线l与椭圆C交于不同的两点A,B,且
AP
=3
PB
,求实数m的取值范围.
答案

(Ⅰ)设所求的椭圆方程为:

x2
a2
+
y2
b2
=1 (a>b>0)

由题意:

c
a
=
1
2
a+c=3
a2=b2+c2
a=2
b=
3
c=1

所求椭圆方程为:

x2
4
+
y2
3
=1.…(5分)

(Ⅱ)若过点P(0,m)的斜率不存在,则m=±

3
2

若过点P(0,m)的直线斜率为k,

即:m≠±

3
2
时,

直线AB的方程为y-m=kx

y=kx+m
3x2+4y2=12
⇒(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,

△=64m2k2-4(3+4k2)(4m2-12),

因为AB和椭圆C交于不同两点,

所以△>0,4k2-m2+3>0,

所以4k2>m2-3    ①

设A(x1,y1),B(x2,y2),

由已知

AP
=3
PB

x1+x2=-

8km
3+4k2
x1x2=
4m2-12
3+4k2
    ②

AP
=(-x1,m-y1),
PB
=(x2y2-m)-x1=3x2

将③代入②得:-3(

4km
3+4k2
)2=
4m2-12
3+4k2

整理得:16m2k2-12k2+3m2-9=0

所以k2=

9-3m2
16m2-12
代入①式,

4k2=

9-3m2
4m2-3
m2-3
4m2(m2-3)
4m2-3
<0

解得

3
4
m2<3.

所以-

3
<m<-
3
2
3
2
<m<
3

综上可得,实数m的取值范围为:(-

3
,-
3
2
]∪[
3
2
3
).…(14分)

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