(18)(本小题满分 12 分) 设椭圆 x^ 2 a^…——2013 高考数学第 18 题答案解析

2013_退役省自主命题 (2013·理)

2013 全国 第 18 题 解答题 区分题
2013_退役省自主命题 (2013·理)

(18)(本小题满分 12 分)
设椭圆 $\frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{1-a^{2}}=1$ 的焦点在 $x$ 轴上
(I)若椭圆 $E$ 的焦距为 1,求椭圆 $E$ 的方程;
(II)设 $F_{1}, F_{2}$ 分别是椭圆的左、右焦点,$P$ 为椭圆 $E$ 上第一象限内的点,直线 $F_{2} P$ 交 $y$ 轴与点 $Q$,并且 $F_{1} P \perp F_{1} Q$,证明:当 $a$ 变化时,点 $P$ 在某定直线上.

参考答案(1) 由题意 $2 c=1$,得 $c=\frac{1}{2}$, 而 $a^{2}-\left(1-a^{2}\right)=\frac{1}{4}$,所以 $a^{2}=\frac{5}{8}, b^{2}=\frac{3}{8}$ 所以椭圆的标准方程为 $$ \frac{8 x^{2}}{5}+\frac{8 y^{2}}{3}=1 $$; (2) 设 $P\left(x_{0}, y_{0}\right)\left(x_{0}>0, y_{0}>0, F_{1}(-c, 0), F_{2}(c, 0)\right.$ 直线 $P F_{2}$ 的直线方程为 $\frac{y}{y_{0}}=\frac{x-c}{x_{0}-c}, \quad \because x=0$ 时,$y=\frac{-c}{x_{0}-c} \cdot y_{0}$, 故 $Q$ 点坐标 $\left(0, \frac{-c}{x_{0}-c}\right.$. 由题意 $\overrightarrow{F_{1} P} \cdot \overrightarrow{F_{1} Q}=0$ 得 $\left(x_{0}+c, y_{0}\right) \cdot\left(c, \frac{-c}{x_{0}-c} y_{0}\right)=0$ 即 $\left(x_{0}+c\right) c-\frac{c y_{0}{ }^{2}}{x_{0}-c}=0$ 解得 $y_{0}{ }^{2}=x_{0}{ }^{2}-c^{2}=x_{0}{ }^{2}-\left(2 a^{2}-1\right)$ 又 $P$ 点在曲线上,$\frac{x_{0}{ }^{2}}{a^{2}}+\frac{y_{0}{ }^{2}}{1-a^{2}}=1$.解得 $x_{0}=a^{2}, y_{0}=:-a^{2}$ 则 $P$ 点在定直线 $x+y=1$.

完整解析 · 逐步详解

## 【答案】

①由题意 $2 c=1$,得 $c=\frac{1}{2}$,
而 $a^{2}-\left(1-a^{2}\right)=\frac{1}{4}$,所以 $a^{2}=\frac{5}{8}, b^{2}=\frac{3}{8}$
所以椭圆的标准方程为

$$ \frac{8 x^{2}}{5}+\frac{8 y^{2}}{3}=1 $$

②设 $P\left(x_{0}, y_{0}\right)\left(x_{0}>0, y_{0}>0, F_{1}(-c, 0), F_{2}(c, 0)\right.$

直线 $P F_{2}$ 的直线方程为 $\frac{y}{y_{0}}=\frac{x-c}{x_{0}-c}, \quad \because x=0$ 时,$y=\frac{-c}{x_{0}-c} \cdot y_{0}$,
故 $Q$ 点坐标 $\left(0, \frac{-c}{x_{0}-c}\right.$.
由题意 $\overrightarrow{F_{1} P} \cdot \overrightarrow{F_{1} Q}=0$

得 $\left(x_{0}+c, y_{0}\right) \cdot\left(c, \frac{-c}{x_{0}-c} y_{0}\right)=0$
即 $\left(x_{0}+c\right) c-\frac{c y_{0}{ }^{2}}{x_{0}-c}=0$
解得 $y_{0}{ }^{2}=x_{0}{ }^{2}-c^{2}=x_{0}{ }^{2}-\left(2 a^{2}-1\right)$
又 $P$ 点在曲线上,$\frac{x_{0}{ }^{2}}{a^{2}}+\frac{y_{0}{ }^{2}}{1-a^{2}}=1$.解得 $x_{0}=a^{2}, y_{0}=:-a^{2}$
则 $P$ 点在定直线 $x+y=1$.
【解析】根据题意确定 $c$ 的大小,以工 $a^{2}=b^{2}+c^{2}$,以很快求出椭圆 $E$ 的方程,但容易弄混长轴长( $2 a$ )、短轴长( $2 b$ )和焦距( $2 c$ )侱念,简单题,第(2)属于定直线问题,对于定直线问题,需要根据题意确定动点的坐标,守确定动点情纵坐标的沃系,其实是变向的考查求动点 $P$ 的轨迹方程问题,本题可以设出 $P$ 点的坐标,根据垂直关系,利用向量或斜率求出 $P$ 的坐标关系式,再利用 $P$ 在圆锥曲线上,即可求出 $P$ 点坐标,继而能够确定 $P$ 点在定直线上,属于中档题.
【考点定位】考查椭圆的标准方程及其几何性质,直线与直线,直线与椭圆的位置关系.

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