问题 解答题
给定椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a
>b>0),称圆心在原点O,半径为
a2+b2
的圆是椭圆C的“准圆”.若椭圆C的一个焦点为F(
2
,0)
,其短轴上的一个端点到F的距离为
3

(1)求椭圆C的方程和其“准圆”方程.
(2)点P是椭圆C的“准圆”上的一个动点,过点P作直线l1,l2,使得l1,l2与椭圆C都只有一个交点.求证:l1⊥l2
答案

(1)因为c=

2
,a=
3
,所以b=1

所以椭圆的方程为

x2
3
+y2=1,

准圆的方程为x2+y2=4.

(2)①当l1,l2中有一条无斜率时,不妨设l1无斜率,

因为l1与椭圆只有一个公共点,则其方程为x=

3
x=-
3

当l1方程为x=

3
时,此时l1与准圆交于点(
3
,1)(
3
,-1)

此时经过点(

3
,1)(或
3
,-1)
且与椭圆只有一个公共点的直线是y=1(或y=-1),

即l2为y=1(或y=-1),显然直线l1,l2垂直;

同理可证l1方程为x=-

3
时,直线l1,l2垂直.

②当l1,l2都有斜率时,设点P(x0,y0),其中x02+y02=4,

设经过点P(x0,y0),与椭圆只有一个公共点的直线为y=t(x-x0)+y0

y=tx+(y0-tx0)
x2
3
+y2=1
,消去y得到x2+3(tx+(y0-tx0))2-3=0,

即(1+3t2)x2+6t(y0-tx0)x+3(y0-tx02-3=0,△=[6t(y0-tx0)]2-4•(1+3t2)[3(y0-tx02-3]=0,

经过化简得到:(3-x02)t2+2x0y0t+1-y02=0,因为x02+y02=4,所以有(3-x02)t2+2x0y0t+(x02-3)=0,

设l1,l2的斜率分别为t1,t2,因为l1,l2与椭圆都只有一个公共点,

所以t1,t2满足上述方程(3-x02)t2+2x0y0t+(x02-3)=0,

所以t1•t2=-1,即l1,l2垂直.

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