(5分)设 A, B 是椭圆 C: x^ 2 3 + y^…——2017 高考数学第 12 题答案解析

2017_新课标 I 卷 (2017·文)

2017 ?? 第 12 题 单选题 区分题
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12.(5分)设 $A, B$ 是椭圆 $C: \frac{x^{2}}{3}+\frac{y^{2}}{m}=1$ 长轴的两个端点,若 $C$ 上存在点 $M$ 满足 $\angle A M B=120^{\circ}$ ,则 $m$ 的取值范围是()

A. $(0,1] \cup[9,+\infty)$
B. $(0, \sqrt{3}] \cup[9,+\infty)$
C. $(0,1] \cup[4,+\infty)$
D. $(0, \sqrt{3}] \cup[4,+\infty)$
参考答案A

完整解析 · 逐步详解

【考点】K4:椭圆的性质.
【专题】32:分类讨论;44:数形结合法;5D:圆锥曲线的定义、性质与方程

【分析】分类讨论,由要使椭圆C上存在点M满足 $\angle A M B=120^{\circ}, \angle A M B \geq 120^{\circ}, \angle \mathrm{AMO} \geq 60^{\circ}$ ,当假设椭圆的焦点在 x 轴上, $\tan \angle \mathrm{AMO}=\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{\mathrm{~m}}} \geq \tan 60^{\circ}$ ,当即可求得椭圆的焦点在 y 轴上时, $\mathrm{m}>3, \tan \angle \mathrm{AMO}=\frac{\sqrt{\mathrm{m}}}{\sqrt{3}} \geq \tan 60^{\circ}=\sqrt{3}$ ,即可求得 m 的取值范围。

【解答】解:假设椭圆的焦点在 x 轴上,则 $0<\mathrm{m}<3$ 时,
设椭圆的方程为:$\frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}=1(a>b>0)$ ,设 $A(-a, 0), B(a, 0), M(x$ ,y),$y>0$ ,

则 $a^{2}-x^{2}=\frac{a^{2} y^{2}}{b^{2}}$ ,
$\angle \mathrm{MAB}=\alpha, \quad \angle \mathrm{MBA}=\beta, \quad \angle \mathrm{AMB}=\gamma, \tan \alpha=\frac{\mathrm{y}}{\mathrm{x}+\mathrm{a}}, \tan \beta=\frac{\mathrm{y}}{\mathrm{a}-\mathrm{x}}$,
则 $\tan \gamma=\tan [\pi-(\alpha+\beta)]=-\tan (\alpha+\beta)=-\frac{\tan \alpha+\tan \beta}{1-\tan \alpha \tan \beta}=-\frac{2 a y}{a^{2}-x^{2}-y^{2}}=-$

$$ \frac{2 a y}{\frac{a^{2} y^{2}}{b^{2}}-y^{2}}=-\frac{2 a b^{2}}{y\left(a^{2}-b^{2}\right)}=-\frac{2 a b^{2}}{c^{2} y}, $$

$\therefore \tan \gamma=-\frac{2 a b^{2}}{c^{2} y}$ ,当 $y$ 最大时,即 $y=b$ 时,$\angle A M B$ 取最大值,
$\therefore M$ 位于短轴的端点时,$\angle A M B$ 取最大值,要使椭圆 $C$ 上存在点 $M$ 满足 $\angle A M B=120^{\circ}$
$\angle \mathrm{AMB} \geq 120^{\circ}, \quad \angle \mathrm{AMO} \geq 60^{\circ}, \quad \tan \angle \mathrm{AMO}=\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{\mathrm{~m}}} \geq \tan 60^{\circ}=\sqrt{3}$ ,
解得: $0

当椭圆的焦点在 $y$ 轴上时,$m>3$ ,
当 $M$ 位于短轴的端点时,$\angle A M B$ 取最大值,要使椭圆 $C$ 上存在点 $M$ 满足 $\angle A M B=120 { }^{\circ}$ ,

$\angle A M B \geq 120^{\circ}, \quad \angle A M O \geq 60^{\circ}, \tan \angle A M O=\frac{\sqrt{m}}{\sqrt{3}} \geq \tan 60^{\circ}=\sqrt{3}$ ,解得:$m \geq 9$ ,
$\therefore \mathrm{m}$ 的取值范围是 $(0,1] \cup[9,+\infty)$
故选A.

故选:A.
【点评】本题考查椭圆的标准方程,特殊角的三角函数值,考查分类讨论思想及数形结合思想的应用,考查计算能力,属于中档题.

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