第 22 题 解答题
已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且过点A(2,1). (1)求C的方程; (2)点M,N在C上,且AM⊥AN,AD⊥MN,D为垂足.证明:存在定点Q,使得|DQ|为定值.
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答案

(1)解 由题设得+=1,=, 解得a2=6,b2=3. 所以C的方程为+=1. (2)证明 设M(x1,y1),N(x2,y2). 若直线MN与x轴不垂直, 设直线MN的方程为y=kx+m,代入+=1, 得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-6=0. 于是x1+x2=-,x1x2=.① 由AM⊥AN,得·=0, 故(x1-2)(x2-2)+(y1-1)(y2-1)=0, 整理得(k2+1)x1x2+(km-k-2)(x1+x2)+(m-1)2+4=0. 将①代入上式,可得(k2+1)-(km-k-2)·+(m-1)2+4=0, 整理得(2k+3m+1)(2k+m-1)=0. 因为A(2,1)不在直线MN上, 所以2k+m-1≠0,所以2k+3m+1=0,k≠1. 所以直线MN的方程为y=k-(k≠1). 所以直线MN过点P. 若直线MN与x轴垂直,可得N(x1,-y1). 由·=0, 得(x1-2)(x1-2)+(y1-1)(-y1-1)=0. 又+=1,所以3x-8x1+4=0. 解得x1=2(舍去),x1=. 此时直线MN过点P. 令Q为AP的中点,即Q. 若D与P不重合,则由题设知AP是Rt△ADP的斜边, 故|DQ|=|AP|=. 若D与P重合,则|DQ|=|AP|. 综上,存在点Q,使得|DQ|为定值.

解析

(1)解 由题设得+=1,=, 解得a2=6,b2=3. 所以C的方程为+=1. (2)证明 设M(x1,y1),N(x2,y2). 若直线MN与x轴不垂直, 设直线MN的方程为y=kx+m,代入+=1, 得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-6=0. 于是x1+x2=-,x1x2=.① 由AM⊥AN,得·=0, 故(x1-2)(x2-2)+(y1-1)(y2-1)=0, 整理得(k2+1)x1x2+(km-k-2)(x1+x2)+(m-1)2+4=0. 将①代入上式,可得(k2+1)-(km-k-2)·+(m-1)2+4=0, 整理得(2k+3m+1)(2k+m-1)=0. 因为A(2,1)不在直线MN上, 所以2k+m-1≠0,所以2k+3m+1=0,k≠1. 所以直线MN的方程为y=k-(k≠1). 所以直线MN过点P. 若直线MN与x轴垂直,可得N(x1,-y1). 由·=0, 得(x1-2)(x1-2)+(y1-1)(-y1-1)=0. 又+=1,所以3x-8x1+4=0. 解得x1=2(舍去),x1=. 此时直线MN过点P. 令Q为AP的中点,即Q. 若D与P不重合,则由题设知AP是Rt△ADP的斜边, 故|DQ|=|AP|=. 若D与P重合,则|DQ|=|AP|. 综上,存在点Q,使得|DQ|为定值.

本题来自2020年普通高等学校招生全国统一考试 新高考全国Ⅰ(数学,共 22 题 150 分)解答题部分。 返回整卷目录可按题型浏览全部题目;也可以在良师宝 App 中刷题。