20.(12分)(2011 •辽宁)如图,已知椭圆 $C_{1}$ 的中心在原点 0 ,长轴左、右端点 $M$ ,$N$ 在 $x$ 轴上.椭圆 $\mathrm{C}_{2}$ 的短轴为 MN ,且 $\mathrm{C}_{1}, \mathrm{C}_{2}$ 的离心率都为 e .直线 $1 \perp \mathrm{MN}$ . 1 与 $\mathrm{C}_{1}$ 交于两点,与 $\mathrm{C}_{2}$ 交于两点,这四点按纵坐标从大到小依次为 $\mathrm{A} , \mathrm{~B} , \mathrm{C} , \mathrm{D}$ .
(I) $\mathrm{e}=\frac{1}{2}$ ,求 $|\mathrm{BC}|$ 与 $|\mathrm{AD}|$ 的比值;
(II)当 e 变化时,是否存在直线 1 ,使得 $\mathrm{BO} / / \mathrm{AN}$ ,并说明理由.
(12分)(2011 •辽宁)如图,已知椭圆 C_ 1 的…——2011 高考数学第 20 题答案解析
2011_退役省自主命题 (2011·理)
完整解析 · 逐步详解
【考点】圆锥曲线的综合.
【专题】计算题;综合题.
【分析】( I )先利用离心率相同,把两椭圆方程设出来,与直线 1 联立求出 $\mathrm{A} , \mathrm{~B}$ 的坐标,再利用椭圆图象的对称性求出 $|\mathrm{BC}|$ 与 $|\mathrm{AD}|$ 的长,即可求 $|\mathrm{BC}|$ 与 $|\mathrm{AD}|$ 的比值;
(II) $\mathrm{BO} / / \mathrm{AN}$ ,即是 BO 的斜率 $\mathrm{k}_{\mathrm{B} 0}$ 与 AN 的斜率 $\mathrm{k}_{\mathrm{AN}}$ 相等,利用斜率相等得到关于 t 和 a 以及 e 的等式,再利用 $|\mathrm{t}|<\mathrm{a}$ 和 $0<\mathrm{e}<1$ 就可求出何时BD//AN.
【解答】解:(I)因为 $\mathrm{C}_{1}, \mathrm{C}_{2}$ 的离心率相同,
故依题意可设 $C_{1}: \frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}=1, \quad C_{2}: \frac{b^{2} y^{2}}{a^{4}}+\frac{x^{2}}{a^{2}}=1, \quad(a>b>0)$
设直线1:$x=t(|t|求得 $A\left(t, \frac{a}{b} \sqrt{a^{2}-t^{2}}\right), B\left(t, \frac{b}{a} \sqrt{a^{2}-t^{2}}\right)$(4分)
当 $e=\frac{1}{2}, b=\frac{\sqrt{3}}{2} a$ ,分别用 $y_{A}, y_{B}$ 表示的 $A, B$ 的纵坐标,
可知 $|B C|:|A D|=\frac{2\left|y_{B}\right|}{2\left|y_{A}\right|}=\frac{b^{2}}{a^{2}}=\frac{3}{4}$(6分)
(II)$t=0$ 时的 1 不符合题意,$t \neq 0$ 时,
$B O / / A N$ 当且仅当BO的斜率 $k_{B 0}$ 与AN的斜率 $k_{A N}$ 相等,
即 $\frac{\frac{b}{a} \sqrt{a^{2}-t^{2}}}{t}=\frac{\frac{a}{b} \sqrt{a^{2}-t^{2}}}{t-a}$,
解 $\mathrm{t}=-\frac{a b^{2}}{a^{2}-b^{2}}=-\frac{1-e^{2}}{e^{2}} \cdot a$ ;
因为 $|\mathrm{t}|<\mathrm{a}$ ,又 $0<\mathrm{e}<1$ ,所以 $-1<-\frac{1-\mathrm{e}^{2}}{\mathrm{e}^{2}}<1$ ,解得 $\frac{\sqrt{2}}{2}<\mathrm{e}<1$
所以当 $0<\mathrm{e} \leqslant \frac{\sqrt{2}}{2}$ 时,不存在直线 1 ,使得 $\mathrm{B} 0 / / \mathrm{AN}$ ;
当 $\frac{\sqrt{2}}{2}<\mathrm{e}<1$ 时,存在直线 1 ,使得 $B 0 / / \mathrm{AN}$ .
【点评】本题考查椭圆的有关知识.在第一问设方程时,充分利用离心率相同,把两椭圆方程用同两个变量设出来,减少了变量的引入,把问题变的简单化.