问题 解答题
已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)的离心率e=
2
2
,左、右焦点分别为F1、F2,点P(2,
3
)
满足:F2在线段PF1的中垂线上.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若斜率为k(k≠0)的直线l与x轴、椭圆C顺次相交于点A(2,0)、M、N,且∠NF2F1=∠MF2A,求k的取值范围.
答案

(1)解法一:椭圆C的离心率e=

2
2
,得
c
a
=
2
2
,其中c=
a2-b2
椭圆C的左、右焦点分别为F1(-c,0),、F2(c,0),

又点F2在线段PF1的中垂线上,∴F1F2=PF2,∴(2c)2=(

3
)2+(2-c)2

解得c=1,a2=2,b2=1,∴椭圆C的方程为

x2
2
+y2=1.…(6分)

解法二:椭圆C的离心率e=

2
2
,得
c
a
=
2
2
,其中c=
a2-b2

椭圆C的左、右焦点分别为F1(-c,0),、F2(c,0),

设线段PF1的中点为D,∵F1(-c,0),P(2,

3
),∴D(
2-c
2
3
2
)

又线段PF1的中垂线过点F2,∴kPF1kDF2=-1,即

3
2+c
3
2
2-c
2
-c
=-1⇒c=1,a2=2,b2=1,

∴椭圆方程为

x2
2
+y2=1

(2)由题意,直线l的方程为y=k(x-2),且k≠0,

联立

y=k(x-2)
x2
2
+y2=1
,得(1+2k2)x2-8k2x+8k2-2=0,

由△=8(1-2k2)>0,得-

2
2
<k<
2
2
,且k≠0

设M(x1,y1),N(x2,y2),则有x1+x2=

8k2
1+2k2
x1x2=
8k2-2
1+2k2
,(*)

∵∠NF2F1=∠MF2A,且由题意∠NF2A≠90°,∴kMF2+kNF2=0

又F2(1,0),∴

y1
x1-1
+
y2
x2-1
=0,即
k(x1-2)
x1-1
+
k(x2-2)
x2-1
=0

2-(

1
x1-1
+
1
x2-1
)=0,整理得2x1x2-3(x1+x2)+4=0,

将(*)代入得,

16k2-4
1+2k2
-
24k2
1+2k2
+4=0
,知上式恒成立,故直线l的斜率k的取值范围是(-
2
2
,0)∪(0,
2
2
)
. …(12分)

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