问题 解答题
已知双曲线方程为
x2
a2
-
y2
b2
=1(a>0,b>0)
,椭圆C以该双曲线的焦点为顶点,顶点为焦点.
(1)当a=
3
,b=1时,求椭圆C的方程;
(2)在(1)的条件下,直线l:y=kx+
1
2
与y轴交于点P,与椭圆交与A,B两点,若O为坐标原点,△AOP与△BOP面积之比为2:1,求直线l的方程;
(3)若a=1,椭圆C与直线l':y=x+5有公共点,求该椭圆的长轴长的最小值.
答案

(1)设双曲线的焦点为(±c,0)(c>0),则椭圆C的方程为

x2
c2
+
y2
b2
=1,其中c2=a2+b2

a=

3
,  b=1代入,可得椭圆C的方程为
x2
4
+y2=1

(2)根据题意,设点A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则|x1|:|x2|=2:1,可知.

联立椭圆和直线的方程,得

x2
4
+y2=1
y=kx+
1
2
,消元得(k2+
1
4
)x2+kx-
3
4
=0
,可知x1+x2=
-k
k2+
1
4
x1x2=
-
3
4
k2+
1
4
,即x1与x2异号,所以x1=-2x2

代入上式,得-x2=

-k
k2+
1
4
,  -2
x22
=
-
3
4
k2+
1
4
,消元,得k=±
15
10

所以直线方程为l:y=±

15
10
x+
1
2

(3)联立椭圆和直线的方程,得方程组

x2
c2
+
y2
b2
=1
y=x+5
,其中c2=b2+1

消去y,可得(

1
b2+1
+
1
b2
)x2+
10
b2
x
+
25
b2
-1=0

∴△=(

10
b2
)2-4(
1
b2+1
+
1
b2
)(
25
b2
-1)≥0,

解得b2≥12,所以c2≥13,当且仅当b=2

3
,  c=
13
时长轴长最短,是2
13

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