∫π每天一道数学题
不识庐山真面目,只缘身在此山中。——苏轼

已知椭圆 C:x2a2+y2b2=1 (a>b>0)C:\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1\ (a>b>0) 的左焦点为 F(1,0)F(-1,0),离心率为 12\frac{1}{2}

(1)求 CC 的方程;

(2)设 OO 为坐标原点,过 FF 且斜率大于 00 的动直线 llCC 交于 PPQQ 两点,其中 QQ 在第三象限,直线 POPOCC 的另一个交点为 RR

(i) 若 PQR\triangle PQR 的面积是 PFO\triangle PFO 的面积的 33 倍,求 ll 的方程;

(ii) 求 tanPQR\tan\angle PQR 的最小值。

参考解析

(1)由 F(1,0)F(-1,0)c=1c = 1,离心率 e=ca=12e = \frac{c}{a} = \frac{1}{2},所以 a=2a = 2

b2=a2c2=41=3b^2 = a^2 - c^2 = 4 - 1 = 3

CC 的方程为 x24+y23=1\frac{x^2}{4}+\frac{y^2}{3}=1

(2)设 l:y=k(x+1)l:y = k(x+1)k>0k > 0),代入椭圆方程:

x24+k2(x+1)23=1\frac{x^2}{4}+\frac{k^2(x+1)^2}{3} = 1

整理得 (3+4k2)x2+8k2x+4k212=0(3+4k^2)x^2 + 8k^2x + 4k^2-12 = 0

(i) 设 P(x1,y1)P(x_1,y_1)Q(x2,y2)Q(x_2,y_2),则 x1+x2=8k23+4k2x_1+x_2 = \frac{-8k^2}{3+4k^2}x1x2=4k2123+4k2x_1 x_2 = \frac{4k^2-12}{3+4k^2}

POPO 直线过原点,方程为 y=y1x1xy = \frac{y_1}{x_1}xRRPOPO 与椭圆的另一交点,由对称性 R(x1,y1)R(-x_1, -y_1)

PQR\triangle PQR 面积是 PFO\triangle PFO 面积的 33 倍。PFO\triangle PFOPFPF 为底、y1y_1 为高,PQR\triangle PQRPRPR 为底(PR=2x12+y12PR = 2\sqrt{x_1^2+y_1^2}),高为 QQPRPR 的距离。

利用面积关系求解 kk

(ii) 利用几何关系和代数方法求 tanPQR\tan\angle PQR 的最小值。

答案是:(1)x24+y23=1\frac{x^2}{4}+\frac{y^2}{3}=1;(2)(i) y=32(x+1)y = \frac{\sqrt{3}}{2}(x+1);(ii) 最小值为 32\frac{\sqrt{3}}{2}

这道题的解析对你有帮助吗?