(14 分)已知椭圆 C : x ^ 2 a ^ 2 +…——2016 高考数学第 19 题答案解析

2016_北京 Paper

2016 Beijing Question 19 Free-response Differentiating
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19.(14 分)已知椭圆 $\mathsf C : \frac { \boldsymbol x ^ { 2 } } { \mathsf a ^ { 2 } } + \frac { \boldsymbol y ^ { 2 } } { \mathsf b ^ { 2 } } { \mathsf = } \mathsf { 1 } ( \mathsf a > \mathsf b > 0 )$ 的离心率为 $\frac { \sqrt { 3 } } { 2 } , \ A \ ( \mathsf { a } , \ 0 ) , \mathsf { B }$

(0,b),O(0,0), $\triangle0 A B$ 的面积为 1

(Ⅰ)求椭圆C的方程;

(Ⅱ)设 P 是椭圆 C 上一点,直线 PA 与 y 轴交于点 M,直线 PB 与 x 轴交于点N.求证: $\left| \mathsf { A N } \right| \bullet \left| \mathsf { B M } \right|$ 为定值

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(Ⅰ)由题意知,椭圆离心率 $e = \frac{c}{a} = \frac{\sqrt{3}}{2}$,即 $c = \frac{\sqrt{3}}{2}a$。
又 $\triangle OAB$ 的面积为 1,且 $A(a, 0), B(0, b)$,故 $\frac{1}{2}ab = 1$,即 $ab = 2$。
结合椭圆性质 $a^2 = b^2 + c^2$,将 $c$ 代入得:
$a^2 = b^2 + \left(\frac{\sqrt{3}}{2}a\right)^2 = b^2 + \frac{3}{4}a^2$,
整理得 $\frac{1}{4}a^2 = b^2$,即 $a = 2b$。
联立 $ab=2$ 与 $a=2b$,解得 $b=1, a=2$。
所以椭圆 $C$ 的方程为 $\frac{x^2}{4} + y^2 = 1$。

(Ⅱ)由(Ⅰ)知 $A(2, 0), B(0, 1)$。设 $P(x_0, y_0)$ 为椭圆上一点,则满足 $x_0^2 + 4y_0^2 = 4$。
1. 求 $|BM|$:
直线 $PA$ 的方程为 $y = \frac{y_0}{x_0 - 2}(x - 2)$。
令 $x=0$,得 $y_M = \frac{-2y_0}{x_0 - 2}$,即点 $M$ 的坐标为 $(0, \frac{-2y_0}{x_0 - 2})$。
因为 $B(0, 1)$,所以 $|BM| = \left| 1 - \frac{-2y_0}{x_0 - 2} \right| = \left| \frac{x_0 - 2 + 2y_0}{x_0 - 2} \right|$。

2. 求 $|AN|$:
直线 $PB$ 的方程为 $y - 1 = \frac{y_0 - 1}{x_0}(x - 0)$,即 $y = \frac{y_0 - 1}{x_0}x + 1$。
令 $y=0$,得 $0 = \frac{y_0 - 1}{x_0}x_N + 1$,解得 $x_N = \frac{-x_0}{y_0 - 1}$,即点 $N$ 的坐标为 $(\frac{-x_0}{y_0 - 1}, 0)$。
因为 $A(2, 0)$,所以 $|AN| = \left| 2 - \frac{-x_0}{y_0 - 1} \right| = \left| \frac{2(y_0 - 1) + x_0}{y_0 - 1} \right| = \left| \frac{x_0 + 2y_0 - 2}{y_0 - 1} \right|$。

3. 计算乘积:
$|AN| \cdot |BM| = \left| \frac{x_0 + 2y_0 - 2}{y_0 - 1} \right| \cdot \left| \frac{x_0 + 2y_0 - 2}{x_0 - 2} \right| = \left| \frac{(x_0 + 2y_0 - 2)^2}{(x_0 - 2)(y_0 - 1)} \right|$。
展开分子:$(x_0 + 2y_0 - 2)^2 = x_0^2 + 4y_0^2 + 4 + 4x_0y_0 - 4x_0 - 8y_0$。
利用 $x_0^2 + 4y_0^2 = 4$,分子化简为:$4 + 4 + 4x_0y_0 - 4x_0 - 8y_0 = 8 + 4x_0y_0 - 4x_0 - 8y_0 = 4(2 + x_0y_0 - x_0 - 2y_0)$。
展开分母:$(x_0 - 2)(y_0 - 1) = x_0y_0 - x_0 - 2y_0 + 2$。
显然分子是分母的 4 倍,即:
$|AN| \cdot |BM| = \left| \frac{4(x_0y_0 - x_0 - 2y_0 + 2)}{x_0y_0 - x_0 - 2y_0 + 2} \right| = 4$。
故 $|AN| \cdot |BM|$ 为定值 4。

✅ 来源:2016年 · 北京 · 2016_北京卷 · 第 19 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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