已知F1(-2,0),F2(2,0)是椭圆C的两个焦点,过F1的直线与椭圆C的两个交点为M,N,且|MN|的最小值为6.
(I)求椭圆C的方程;
(II)设A,B为椭圆C的长轴顶点.当|MN|取最小值时,求∠AMB的大小.
(Ⅰ)由题意,设椭圆C的方程为
+x2 a2
=1(a>b>0),其中c=2,a2-b2=4.y2 b2
设M(x1,y1),N(x2,y2).
若直线MN⊥x轴,则MN的方程为x=-2,代入
+x2 a2
=1,得y2=b2(1-y2 b2
)=4 a2
,b4 a2
∴|y1-y2|=
,即|AB|=b2 a
.2b2 a
若直线MN不与x轴垂直,则设MN的方程为y=k(x+2),代入
+x2 a2
=1,y2 b2
得
+x2 a2
=1,k2(x2+4x+4) b2
即 (a2k2+b2)x2+4a2k2x+a2(4k2-b2)=0.
△=(4a2k2)2-4(a2k2+b2)a2(4k2-b2)
=4a2b2[(a2-4)k2+b2]=4a2b4(1+k2),
∴|x1-x2|=
,2ab2 1+k2 a2k2+b2
∴|MN|=
•2ab2 1+k2 a2k2+b2 1+k2
=2ab2(1+k2) a2k2+b2
=
•2b2 a
>1+k2 k2+ b2 a2
.2b2 a
综上,|MN|的最小值为
.2b2 a
由题知
=6,即 b2=3a.2b2 a
代入a2-b2=4,得a2-3a-4=0,
解得a=-1(舍),或a=4.∴b2=12.
∴椭圆C的方程为
+x2 16
=1.y2 12
(Ⅱ)由(Ⅰ)知A(-4,0),B(4,0).
当|MN|取得最小值时,MN⊥x轴.
根据椭圆的对称性,不妨取M(-2,3),
∠AMB即直线AM到直线MB的角.
∵AM的斜率k1=
=3-0 -2+4
,3 2
BM的斜率k2=
=-3-0 -2-4
,1 2
∴tan∠AMB=
=-8.k2-k1 1+k1k2
∵∠AMB∈(0,π),
∴∠AMB=π-arctan8.