每日一题[4279]极线方程

已知椭圆 $C$ 的中心在坐标原点,$T\left(-\frac{3}{2}, 1\right.$)在 $C$ 上,$F$ 是 $C$ 的焦点,$F T$ 垂直于 $y$ 轴.斜率为 $k$($k>0$)的直线 $ l $ 经过点 $ P(0,4)$ 且与 $ C $ 交于 $ A,B$ 两点.

1、求 $C$ 的标准方程;

2、记直线 $F T$ 与 $l$ 的交点为 $Q$,若 $\overrightarrow{B Q}+ 2 \overrightarrow{A Q}=0$,求 $k$.

解析

1、根据题意,有 $F(0,1)$,设椭圆方程为 $\dfrac{y^2}{a^2}+\dfrac{x^2}{b^2}=1$($a>b>0$),则\[\begin{cases} \frac1{a^2}\cdot 1^2+\frac{1}{b^2}\cdot\left(-\frac 32\right)^2=1,\\ a^2-b^2=1,\end{cases}\iff \begin{cases} a^2=4,\\ b^2=3,\end{cases}\]因此所求标准方程为 $\dfrac{y^2}4+\dfrac{x^2}3=1$.

2、设 $f(x,y)=\dfrac{y^2}4+\dfrac{x^2}3-1$,则由于点 $P$ 对应极线为直线 $FT$,于是 $[A,B;P,Q]$,因此 $\overrightarrow{BP}=-2\overrightarrow{PA}$,也即\[P-B=-2(A-P)\implies B=2A-P\implies f(B)=f(2A-P),\]因此设 $A(x_1,y_1)$,有\[4f(A)-4f(AP)+f(P)=f(B)\implies -4(y_1-1)+3=0\implies y_1=\dfrac 74,\]进而可得 $x_1=-\dfrac{3\sqrt 5}8$,因此所求斜率 $k=\dfrac{6\sqrt 5}5$.

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