问题 解答题
已知F1、F2分别是椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1 (a>b>0)
的左、右焦点,P是此椭圆上的一动点,并且
PF1
PF2
的取值范围是[-
4
3
4
3
]

(Ⅰ)求此椭圆的方程;
(Ⅱ)点A是椭圆的右顶点,直线y=x与椭圆交于B、C两点(C在第一象限内),又P、Q是椭圆上两点,并且满足(
CP
|
CP
|
+
CQ
|
CQ
|
)•
F1F2
=0
,求证:向量
PQ
AB
共线.
答案

(Ⅰ)设P(x0,y0),F1(-c,0),F2(c,0),

其中c=

a2-b2
,则
PF1
=(-c,0)-(x0y0)=(-x0-c,-y0),
PF2
=(c,0)-(x0y0)=(c-x 0,-y0)

从而

PF1
PF2
=(-x0-c,-y0)•(c-x0,-y0)=
x20
-c2+
y20
=
x20
+
y20
-c2

由于b2

x20
+
y20
a2,所以 b2-c2
PF1
PF2
a2-c2

2b2-a2

PF1
PF2
b2

又已知-

4
3
PF1
PF2
4
3

所以

2b2-a2=-
4
3
b2=
4
3
a2=4
b2=
4
3
.

从而椭圆的方程是

x2
4
+
3y2
4
=1.

(Ⅱ)因为(

CP
|
CP
|
+
CQ
|
CQ
|
)•
F1F2
=0,而
CP
|
CP
|
+
CQ
|
CQ
|
与∠PCQ的平分线平行,

所以∠PCQ的平分线垂直于x轴.

x2
4
+
3y2
4
=1
y=x

解得

x=1
y=1
∴C(1,1).

不妨设PC的斜率为k,则QC的斜率为-k,

因此PC和QC的方程分别为y=k(x-1)+1,y=-k(x-1),

其中k≠0,由

y=k(x-1)+1
x2
4
+
3y2
4
=1.

消去y并整理得(1+3k2)x2-6k(k-1)x+3k2-6k-1=0(*).

∵C(1,1)在椭圆上,

∴x=1是方程(*)的一个根.

从而xP=

3k2-6k-1
1+3k2
,同理xQ=
3k2+6k-1
1+3k2

从而直线PQ的斜率为kPQ=

yP-yQ
xP-xQ
=
k(xP+xQ)-2k
xP-xQ
=
k
2(3k2-1)
1+3k2
-2k
-12k
1+3k2
=
1
3

又知A(2,0),B(-1,-1),

所以kAB=

-1-0
-1-2
=
1
3
kPQ=kAB

∴向量

PQ
AB
共线.

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