问题 解答题
已知椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)经过点(
3
,-
3
2
)
,且椭圆的离心率e=
1
2
,过椭圆的右焦点F作两条互相垂直的直线,分别交椭圆于点A、B及C、D.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)求证:
1
|AB|
+
1
|CD|
为定值;
(Ⅲ)求|AB|+
9
16
|CD|的最小值.
答案

(I)由e=

c
a
=
1
2
,得
c2
a2
=
1
4

∴a2=4c2=4(a2-b2),

∴3a2=4b2.(1),…(1分)

由椭圆过点(

3
,-
3
2
)知,
3
a2
+
3
4b2
=1
.(2)…(2分)

联立(1)、(2)式解得a2=4,b2=3.…(3分)

故椭圆的方程是

x2
4
+
y2
3
=1.…(4分)

(II)

1
|AB|
+
1
|CD|
为定值
7
12
…(5分)

证明:椭圆的右焦点为F′(1,0),分两种情况.

1°当直线AB的斜率不存在时,AB:x=1,

则CD:y=0.此时|AB|=3,|CD|=4,

1
|AB|
+
1
|CD|
=
7
12
;…(6分)

2°当直线AB的斜率存在时,

设AB:y=k(x-1)(k≠0),则CD:y=-

1
k
(x-1).

又设点A(x1,y1),B(x2,y2).

联立方程组

y=k(x-1)
3x2+4y2=12

消去y并化简得(4k2+3)x2-8k2x+4k2-12=0,

x1+x2=

8k2
4k2+3
x1x2=
4k2-12
4k2+3
…(7分)

|AB|=

(x1-x2)2+(y1-y2)2
=
1+k2
|x1-x2|

=

1+k2
(x1+x2)2-4x1x2

=

1+k2
64k4-16(k2-3)(4k2+3)
(4k2+3)2

=

12(k2+1)
4k2+3
,…(8分)

由题知,直线CD的斜率为-

1
k

同理可得|CD|=

12(1+k2)
4+3k2
…(9分)

所以

1
|AB|
+
1
|CD|
=
7k2+7
12(k2+1)
=
7
12
为定值.…(10分)

(Ⅲ)由(II)知

1
|AB|
+
1
|CD|
=
7
12

|AB|+

9
16
|CD|=
12
7
(|AB|+
9
16
|CD|)(
1
|AB|
+
1
|CD|
)…(11分)

=

12
7
(
25
16
+
9
16
|CD|
|AB|
+
|AB|
|CD|
)

12
7
(
25
16
+2
9
16
|CD|
|AB|
×
|AB|
|CD|
)=
21
4
,…(12分)

当且仅当

9
16
|CD|
|AB|
=
|AB|
|CD|

|AB|=

3
4
|CD|,即|AB|=3,|CD|=4时取等号…(13分)

|AB|+

9
16
|CD|的最小值为
21
4
.…(14分)

多项选择题
选择题