问题 解答题
已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的右焦点为F(1,0),短轴的端点分别为B1,B2,且
FB1
FB2
=-a.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过点F且斜率为k(k≠0)的直线l交椭圆于M,N两点,弦MN的垂直平分线与x轴相交于点D.设弦MN的中点为P,试求
|DP|
|MN|
的取值范围.
答案

(Ⅰ)由题意不妨设B1(0,-b),B2(0,b),则

FB1
=(-1,-b),
FB2
=(-1,b)

FB1
FB2
=-a,∴1-b2=-a,又∵a2-b2=1,解得a=2,b=
3

∴椭圆C的方程为

x2
4
+
y2
3
=1;

(Ⅱ)由题意得直线l的方程为y=k(x-1).

联立

y=k(x-1)
x2
4
+
y2
3
=1
得(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0.

设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2=

8k2
3+4k2
x1x2=
4k2-12
3+4k2

∴弦MN的中点P(

4k2
3+4k2
-3k
3+4k2
).

∴|MN|=

(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]
=
(1+k2)[
64k2
(3+4k2)2
-
4(4k2-12)
3+4k2
]
=
12(k2+1)
4k2+3

直线PD的方程为y+

3k
4k2+3
=-
1
k
(x-
4k2
4k2+3
).

∴|DP|=

3
k2(k2+1)
4k2+3

|DP|
|MN|
=
3
k2(k2+1)
4k2+3
12(k2+1)
4k2+3
=
1
4
k2
k2+1
=
1
4
1-
1
k2+1

又∵k2+1>1,∴0<

1
k2+1
<1,

0<

1
4
1-
1
k2+1
1
4

|DP|
|MN|
的取值范围是(0,
1
4
)

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