19.(14 分)已知椭圆 $C: \frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}=1(a>b>0)$ 的离心率为 $\frac{\sqrt{3}}{2}, A(a, 0), B (0, b), ~ O(0,0), ~ \triangle O A B$ 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 $P A$ 与 $y$ 轴交于点 $M$ ,直线 $P B$ 与 $x$ 轴交于点 $N$ .求证:$|A N| \cdot|B M|$ 为定值.
(14 分)已知椭圆 C: x^ 2 a^ 2 + y^…——2016 高考数学第 19 题答案解析
2016_北京卷 (2016·理)
完整解析 · 逐步详解
【考点】KL:直线与椭圆的综合.
【专题】34:方程思想;48:分析法;5B:直线与圆;5D:圆锥曲线的定义、性质与方程。
【分析】(I)运用椭圆的离心率公式和三角形的面积公式,结合 $a, b, c$ 的关系,解方程可得 $a=2, b=1$ ,进而得到椭圆方程;
(II)方法一、设椭圆上点 $P\left(x_{0}, y_{0}\right)$ ,可得 $x_{0}{ }^{2}+4 y_{0}{ }^{2}=4$ ,求出直线 PA 的方程,令 $x=0$ ,求得 $y,|B M|$ ;求出直线 $P B$ 的方程,令 $y=0$ ,可得 $x,|A N|$ ,化简整理,即可得到 $|A N| \bullet|B M|$ 为定值 4 .
方法二、设 $P(2 \cos \theta, \sin \theta),(0 \leqslant \theta<2 \pi)$ ,求出直线 $P A$ 的方程,令 $x=0$ ,求得 $y,|B M|$ ;求出直线 $P B$ 的方程,令 $y=0$ ,可得 $x,|A N|$ ,运用同角的平方关系,化简整理,即可得到 $|A N| \bullet|B M|$ 为定值 4 .
【解答】解:( I )由题意可得 $\mathrm{e}=\frac{\mathrm{c}}{\mathrm{a}}=\frac{\sqrt{3}}{2}$ ,
又 $\triangle O A B$ 的面积为 1 ,可得 $\frac{1}{2} a b=1$ ,
且 $a^{2}-b^{2}=c^{2}$ ,
解得 $a=2, b=1, c=\sqrt{3}$ ,
可得椭圆 C 的方程为 $\frac{\mathrm{x}^{2}}{4}+\mathrm{y}^{2}=1$ ;
(II)证法一:设椭圆上点 $\mathrm{P}\left(\mathrm{x}_{0}, \mathrm{y}_{0}\right)$ ,
可得 $x_{0}{ }^{2}+4 y_{0}{ }^{2}=4$ ,
直线 PA:$y=\frac{y_{0}}{x_{0}-2}(x-2)$ ,令 $x=0$ ,可得 $y=-\frac{2 y_{0}}{x_{0}-2}$ ,
则 $|B M|=\left|1+\frac{2 y_{0}}{x_{0}-2}\right|$ ;
直线 PB:$y=\frac{y_{0}-1}{x_{0}} x+1$ ,令 $y=0$ ,可得 $x=-\frac{x_{0}}{y_{0}-1}$ ,
则 $|A N|=\left|2+\frac{x_{0}}{y_{0}-1}\right|$ .
可得 $|A N| \cdot|B M|=\left|2+\frac{x_{0}}{y_{0}-1}\right| \cdot\left|1+\frac{2 y_{0}}{x_{0}-2}\right|$
$=\left|\frac{\left(x_{0}+2 y_{0}-2\right)^{2}}{\left(x_{0}-2\right)\left(y_{0}-1\right)}\right|=\left|\frac{x_{0}{ }^{2}+4 y_{0}{ }^{2}+4+4 x_{0} y_{0}-4 x_{0}-8 y_{0}}{2+x_{0} y_{0}-x_{0}-2 y_{0}}\right|$
$=\left|\frac{8+4 x_{0} y_{0}-4 x_{0}-8 y_{0}}{2+x_{0} y_{0}-x_{0}-2 y_{0}}\right|=4$ ,
即有 $|\mathrm{AN}| \bullet|\mathrm{BM}|$ 为定值4.
证法二:设 $P(2 \cos \theta, \sin \theta),(0 \leqslant \theta<2 \pi)$ ,
直线 PA:$y=\frac{\sin \theta}{2 \cos \theta-2}(x-2)$ ,令 $x=0$ ,可得 $y=-\frac{\sin \theta}{\cos \theta-1}$ ,
则 $|\mathrm{BM}|=\left|\frac{\sin \theta+\cos \theta-1}{1-\cos \theta}\right|$ ;
直线 PB:$y=\frac{\sin \theta-1}{2 \cos \theta} x+1$ ,令 $y=0$ ,可得 $x=-\frac{2 \cos \theta}{\sin \theta-1}$ ,
则 $|A N|=\left|\frac{2 \sin \theta+2 \cos \theta-2}{1-\sin \theta}\right|$ .
即有 $|\mathrm{AN}| \cdot|\mathrm{BM}|=\left|\frac{2 \sin \theta+2 \cos \theta-2}{1-\sin \theta}\right| \cdot\left|\frac{\sin \theta+\cos \theta-1}{1-\cos \theta}\right|$
$=2\left|\frac{\sin ^{2} \theta+\cos ^{2} \theta+1+2 \sin \theta \cos \theta-2 \sin \theta-2 \cos \theta}{1+\sin \theta \cos \theta-\sin \theta-\cos \theta}\right|$
$=2\left|\frac{2+2 \sin \theta \cos \theta-2 \sin \theta-2 \cos \theta}{1+\sin \theta \cos \theta-\sin \theta-\cos \theta}\right|=4$ .
则 $|A N| \bullet|B M|$ 为定值4.
【点评】本题考查椭圆的方程的求法,注意运用椭圆的离心率和基本量的关系,考查线段积的定值的求法,注意运用直线方程和点满足椭圆方程,考查化解在合理的运算能力,属于中档题。