## 20.(本小题满分12分) 在直角坐标系xOy中,椭…——2008 高考数学第 20 题答案解析

2008_老新课标卷 (2008·理)

2008 全国 第 20 题 解答题 区分题
2008_老新课标卷 (2008·理)

20.(本小题满分12分)

在直角坐标系xOy中,椭圆C<sub>1</sub>: $\frac { x ^ { 2 } } { a ^ { 2 } } + \frac { y ^ { 2 } } { b ^ { 2 } } = 1 ( a > b > 0 )$ 的左、右焦点分别为 $| F _ { 1 }$ , $F _ { 2 }$ . $F _ { 2 }$ 也是抛物线 $C _ { 2 }$ $y ^ { 2 } = 4 x$ 的焦点,点M为 $C _ { 1 } \bot A C _ { 2 }$ 在第一象限的交点,且 $\mid M F _ { 2 } \mid = \frac { 5 } { 3 }$

(Ⅰ)求 $C _ { 1 }$ 的方程;

(Ⅱ)平面上的点N满足 $\overrightarrow { M N } = \overrightarrow { M F _ { 1 } } + \overrightarrow { M F _ { 2 } }$ ,直线l∥MN,且与 $C _ { 1 }$ 交于A,B两点,若 $\overrightarrow { O A } \cdot \overrightarrow { O B } = 0$ ,求直线l的方程

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【解答】
解:

(Ⅰ)由 $C _ { 2 } : \ y ^ { 2 } = 4 x$ 知 $F _ { 2 } ( 1 , 0 )$

设 $M ( x _ { 1 } , \ y _ { 1 } )$ ,M 在 $C _ { 2 }$ 上,因为 $\left| M F _ { 2 } \right| = \frac { 5 } { 3 }$ ,所以 $x _ { 1 } + 1 = \frac { 5 } { 3 }$

得 $x _ { 1 } = { \frac { 2 } { 3 } } , y _ { 1 } = { \frac { 2 { \sqrt { 6 } } } { 3 } }$

M 在 $C _ { 1 }$ 上,且椭圆 $C _ { 1 }$ 的半焦距c =1,于是

$\left\{ \begin{array} { l } { { \displaystyle \frac { 4 } { 9 a ^ { 2 } } } { + } \frac { 8 } { 3 b ^ { 2 } } = 1 , } \\ { { b ^ { 2 } = a ^ { 2 } - 1 . } } \end{array} \right.$ 消去 $b ^ { 2 }$ 并整理得

$9 a ^ { 4 } - 3 7 a ^ { 2 } + 4 = 0$

解得 $a = 2 ( a = \frac { 1 } { 3 }$ 不合题意,舍去)

故椭圆 $C _ { 1 }$ 的方程为 $\frac { x ^ { 2 } } { 4 } + \frac { y ^ { 2 } } { 3 } = 1$

(Ⅱ)由 $\overrightarrow { M F _ { 1 } } + \overrightarrow { M F _ { 2 } } = \overrightarrow { M N }$ 知四边形 $M F _ { 1 } N F _ { 2 }$ 是平行四边形,其中心为坐标原点 $O$ ,因为 $l / / M N$ ,所以l与OM 的斜率相同,

故l的斜率 $k = { \frac { \frac { 2 { \sqrt { 6 } } } { 3 } } { \frac { 2 } { 3 } } } = { \sqrt { 6 } }$

设l的方程为 $y = \sqrt { 6 } ( x - m )$

由 $\left\{ \begin{array} { l } { { 3 x ^ { 2 } + 4 y ^ { 2 } = 1 2 , } } \\ { { y = \sqrt { 6 } ( x - m ) , } } \end{array} \right.$ 消去 y 并化简得

$$ 9 x ^ { 2 } - 1 6 m x + 8 m ^ { 2 } - 4 = 0 \ . $$

设 $A ( x _ { 1 } , \ y _ { 1 } ) , \ B ( x _ { 2 } , \ y _ { 2 } )$

$$ x _ { 1 } + x _ { 2 } = \frac { 1 6 m } { 9 } , x _ { 1 } x _ { 2 } = \frac { 8 m ^ { 2 } - 4 } { 9 } . $$

因为 ${ \overrightarrow { O A } } \bot { \overrightarrow { O B } }$ ,所以 $x _ { 1 } x _ { 2 } + y _ { 1 } y _ { 2 } = 0$

$$ x _ { 1 } x _ { 2 } + y _ { 1 } y _ { 2 } = x _ { 1 } x _ { 2 } + 6 ( x _ { 1 } - m ) ( x _ { 2 } - m ) $$

$$ = 7 x _ { 1 } x _ { 2 } - 6 m ( x _ { 1 } + x _ { 2 } ) + 6 m ^ { 2 } $$

$$ = 7 \cdot \frac { 8 m ^ { 2 } - 4 } { 9 } - 6 m \cdot \frac { 1 6 m } { 9 } + 6 m ^ { 2 } $$

$$ \frac { 1 } { 9 } ( 1 4 m ^ { 2 } - 2 8 ) = 0 . $$

所以 $m = \pm \sqrt { 2 }$

此时 $\Delta = ( 1 6 m ) ^ { 2 } - 4 \times 9 ( 8 m ^ { 2 } - 4 ) > 0$

故所求直线l的方程为 $y = \sqrt { 6 } x - 2 \sqrt { 3 }$ ,或 $y = \sqrt { 6 } x + 2 \sqrt { 3 }$

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