问题 解答题
设椭圆C:
x2
a2
+y2=1
(a>0)的两个焦点是F1(-c,0)和F2(c,0)(c>0),且椭圆C与圆x2+y2=c2有公共点.
(Ⅰ)求a的取值范围;
(Ⅱ)若椭圆上的点到焦点的最短距离为
3
-
2
,求椭圆的方程;
(Ⅲ)对(2)中的椭圆C,直线l:y=kx+m(k≠0)与C交于不同的两点M、N,若线段MN的垂直平分线恒过点A(0,-1),求实数m的取值范围.
答案

(Ⅰ)由已知,a>1,

∴方程组

x2
a2
+y2=1
x2+y2=c2
有实数解,从而(1-
1
a2
)x2=c2-1≥0

故c2≥1,所以a2≥2,即a的取值范围是[

2
,+∞).

(Ⅱ)设椭圆上的点P(x,y)到一个焦点F2(c,0)的距离为d,

d2=(x-c)2+y2=x2-2cx+c2+1-

x2
a2
=
c2
a2
x2-2cx+c2+1

=

c2
a2
(x-
a2
c
)2(-a≤x≤a).

a2
c
>a,

∴当x=a时,dmin=a-c,

(可以直接用结论)

于是,

a-c=
3
-
2
a2-c2=1

解得

a=
3
c=
2

∴所求椭圆方程为

x2
3
+y2=1.

(Ⅲ)由

y=kx+m
x2+3y2=3

得(3k2+1)x2+6mkx+3(m2-1)=0(*)

∵直线l与椭圆交于不同两点,

∴△>0,即m2<3k2+1.①

设M(x1,y1)、N(x2,y2),则x1、x2是方程(*)的两个实数解,

x1+x2=-

6mk
3k2+1

∴线段MN的中点为Q(-

3mk
3k2+1
m
3k2+1
),

又∵线段MN的垂直平分线恒过点A(0,-1),

∴AQ⊥MN,

-

m+3k2+1
3mk
=-
1
k
,即2m=3k2+1(k≠0)②

由①,②得m2<2m,0<m<2,又由②得m>

1
2

∴实数m的取值范围是(

1
2
,2).

单项选择题
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