问题 解答题
已知椭圆C的中心在坐标原点O,左顶点A(-2,0),离心率e=
1
2
,F为右焦点,过焦点F的直线交椭圆C于P、Q两点(不同于点A).
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)当△APQ的面积S=
18
2
7
时,求直线PQ的方程;
(Ⅲ)求
OP
FP
的范围.
答案

(Ⅰ)设椭圆方程为

x2
a2
+
y2
b2
=1,(a>b>0),

∵椭圆C的中心在坐标原点O,左顶点A(-2,0),离心率e=

1
2

∴a=2,e=

c
a
=
1
2

∴c=1,b2=a2-c2=3,(2分)

∴椭圆方程为

x2
4
+
y2
3
=1.(4分)

(Ⅱ)解法一:椭圆右焦点F(1,0).设直线PQ方程为x=my+1(m∈R).(5分)

x=my+1
x2
4
+
y2
3
=1
,得(3m2+4)y2+6my-9=0.①(6分)

显然,方程①的△>0.设P(x1,y1),Q(x2,y2),

则有y1+y2=-

6m
3m2+4
y1y2=-
9
3m2+4
.(8分)

由△APQ的面积S=

18
2
7
=
1
2
|AF|•|y1-y2|

=

3
2
36m2
(3m2+4)2
+
36
3m2+4
,解得:m=±1.

∴直线PQ方程为x=±y+1,

即x+y-1=0或x-y-1=0.(10分)

解法二:|PQ|=

(m2+1)(y1-y2)2

=

(m2+1)[
36m2
(3m2+4)2
+
36
3m2+4
]

=12

(m2+1)2
(3m2+4)2
=12×
m2+1
3m2+4
.(6分)

点A到直线PQ的距离d=

|-2-1|
1+m2
=
3
1+m2
,(8分)

由△APQ的面积S=

18
2
7
=
1
2
|PQ|•d=•12•
m2+1
3m2+4
3
m2+1
,解得m=±1.

∴直线PQ方程为x=±y+1,即x+y-1=0或x-y-1=0.(10分)

(Ⅲ)设P的坐标((x0,y0),

x20
4
+
y20
3
=1,∴
y20
=3-
3
4
x20

OP
FP
=(x0,y0)•(x0-1,y0)=x02-x0+y02

=

1
4
x20
-x0+3=
1
4
(x0-2)2+2,(12分)

∵-2<x0<2,∴

OP
FP
的范围为(2,6).(14分)

(注:以上解答题其他解法相应给分)

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