问题 解答题
已知椭圆E的中心在坐标原点,焦点在x轴上,离心率为
1
2
,且椭圆E上一点到两个焦点距离之和为4;l1,l2是过点P(0,2)且互相垂直的两条直线,l1交E于A,B两点,l2交E交C,D两点,AB,CD的中点分别为M,N.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)求l1的斜率k的取值范围;
(Ⅲ)求
OM
ON
的取值范围.
答案

(Ⅰ)设椭圆方程为

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

c
a
=
1
2
2a=4
a2=b2+c2
a=2
b=
3

∴椭圆方程为

x2
4
+
y2
3
=1;

(2)由题意知,直线l1的斜率存在且不为零

l1:y=kx+2,∴l2:y=-

1
k
x+2.

x2
4
+
y2
3
=1
y=kx+2
消去y并化简整理,

得(3+4k2)x2+16kx+4=0

根据题意,△=(16k)2-16(3+4k2)>0,解得k2

1
4

同理得(-

1
k
)2
1
4

1
4
k2<4,k∈(-2,-
1
2
)∪(
1
2
,2);

(Ⅲ)设A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0

那么x1+x2=-

16k
3+4k2
,∴x0=
x1+x2
2
=-
8k
3+4k2
y0=kx0+2=
6
3+4k2
,∴M(-
8k
3+4k2
6
3+4k2
)

同理得N(-

8(-
1
k
)
3+4(-
1
k
)
2
6
3+4(-
1
k
)
2
),即N(
8
k
3+
4
k2
6
3+
4
k2
)

OM
ON
=-
8k
3+4k2
8
k
3+
4
k2
+
6
3+4k2
6
3
4
k2
=-
28
25+12(k2+
1
k2
)

1
4
k2<4,∴2≤k2+
1
k2
17
4

-

4
7
≤-
28
25+12(k2+
1
k2
)
<-
7
19

OM
ON
的取值范围是[-
4
7
,-
7
19
)

选择题
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