问题 解答题
定义:离心率e=
5
-1
2
的椭圆为“黄金椭圆”,已知椭圆E:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的一个焦点为F(c,0)(c>0),P为椭圆E上的任意一点.
(1)试证:若a,b,c不是等比数列,则E一定不是“黄金椭圆”;
(2)没E为黄金椭圆,问:是否存在过点F、P的直线l,使l与y轴的交点R满足
RP
=-2
PF
?若存在,求直线l的斜率k;若不存在,请说明理由;
(3)已知椭圆E的短轴长是2,点S(0,2),求使
SP
2
取最大值时点P的坐标.
答案

(1)假设E为黄金椭圆,则e=

c
a
=
5
-1
2
,即c=
5
-1
2
a
…(1分)

∴b2=a2-c2

=a2-(

5
-1
2
a)2

=

5
-1
2
a2

=ac.…(3分)

即a,b,c成等比数列,与已知矛盾,

故椭圆E一定不是“黄金椭圆”.…(4分)

(2)依题假设直线l的方程为y=k(x-c),

令x=0,y=-kc,即点R的坐标为(0,-kc),

RP
=-2
PF
,点F(c,0),

∴点P的坐标为(2c,kc)…(6分)

∴点P在椭圆上,

4c2
a2
+
k2c2 
b2
=1.

∵b2=ac,∴4e2+k2e=1,

k2=

1-4e2
e
<0,与k2≥0矛盾.

所以,满足题意的直线不存在.…(9分)

(3)依题有b2=1,由点P(x1,y1)在E上知x12=a2(1-y12),

SP 
 2=|
SP
|
2
=x12+(y1-2)2

=(1-a2)y12-4y1+(a2+4)

=(1-a2(y1-

2
1-a2
)2+(a2+4)-
4
1-a2

∵a>1,

∴1-a2<0,又-1≤y1≤1,…(11分)

①当1<a≤

3
时,
2
1-a2
≤-1

∴SP2是y1∈[-1,1]的减函数,

故y1=-1时,SP2取得最大值,此时点P的坐标是(0,-1).

②当a>

3
时,-1<
2
1-a2
<1

y1=

2
1-a2
时,
SP
 2
取得最大值,

此时点P的坐标是

a
a2-1
a4-2a2-3
2
1-a2
)…(14分)

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