每日一题[2775]化齐次联立

如图,椭圆 $C:\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1 \left(a > b > 0\right)$ 经过点 $P\left( {1,\dfrac{3}{2}} \right)$,离心率 $e = \dfrac{1}{2}$,直线 $l$ 的方程为 $x = 4$.

1、求椭圆 $C$ 的方程.

2、$AB$ 是经过右焦点 $F$ 的任一弦(不经过点 $P$),设直线 $AB$ 与直线 $l$ 相交于点 $M$,记 $PA,PB,PM$ 的斜率分别为 ${k_1},{k_2},{k_3}$.问:是否存在常数 $\lambda $,使得 ${k_1} + {k_2} = \lambda {k_3}$?若存在,求 $\lambda $ 的值;若不存在,请说明理由.

解析

1、根据题意,有\[\begin{cases} \dfrac{1}{a^2} + \dfrac{9}{{4{b^2}}} = 1,\\ \sqrt{1-\dfrac{b^2}{a^2}}=\dfrac 12,\end{cases}\iff \begin{cases} a^2=4,\\ b^2=3,\end{cases}\]于是所求椭圆 $C$ 的方程为 $\dfrac{x^2}{4} + \dfrac{y^2}{3} = 1$.

2、作平移变换 $x=x'+1$,$y=y'+\dfrac 32$,则椭圆方程变为\[\dfrac{(x'+1)^2}{4}+\dfrac{\left(y'+\dfrac 32\right)^2}3=1\iff \dfrac 14x'^2+\dfrac 13y'^2+\dfrac 12x'+y'=0,\]设直线 $A'B':mx'+n\left(y'+\dfrac 32\right)=0$,与椭圆 $C'$ 方程化齐次联立可得\[\dfrac 13y'^2+\left(\dfrac 12x'+y'\right)\cdot \dfrac{mx'+ny'}{-\dfrac 32n}+\dfrac 14x'^2=0,\]于是\[k_1+k_2=-1-\dfrac {2m}n,\]与 $l':x'=3$ 化齐次联立可得\[mx'+ny'+n\cdot \dfrac 32\cdot \dfrac {x'}3=0,\]于是\[k_3=-\dfrac 12-\dfrac mn,\]因此 $k_1+k_2=2k_3$,即存在常数 $\lambda = 2$ 符合题意.

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