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已知椭圆 C:x2a2+y2b2=1(a>b>0) 的左顶点为 A(−2,0), 两个焦点与短轴一个顶点构成等腰直角三角形. 过点 P(1,0) 且与 x 轴不重合的直线 l 与椭圆交于 M,N 不同的两点.

  1. 求椭圆 C 的方程;
  2. 当 AM 与 MN 垂直时,求 AM 的长;
  3. 过点 P 且平行于 AM 的直线交直线 x=52 于点 Q, 求证: 直线 NQ 恒过定点.
解答

  1. 解 由题意 a=2,b=c=2, 故 C:x24+y22=1.
  2. 解 设 M(2cos⁡α,2sin⁡α), 则由题意0=MA→⋅MP→=(−2−2cos⁡α,−2sin⁡α)⋅(1−2cos⁡α,−2sin⁡α)=2cos2⁡α+2cos⁡α,
    而 M≠A,故解得 cos⁡α=0,|sin⁡α|=1,从而 AM=22+(2)2=6.
  3. 证明 设 lMN:x=ty+1,M(x1,y1),N(x2,y2), 与椭圆联立得 (t2+2)y2+2ty−3=0⇒y1+y2=−2tt2+2,y1y2=−3t2+2,
    从而2ty1y2=3(y1+y2). 另一方面,lPQ:y=y1x1+2(x−1),故Q(52,3y12(x1+2)).
    这样NQ的横截距为x0=xQyN−xNyQyN−yQ=52y2−x23y12(x1+2)y2−3y12(x1+2)=2ty1y2+15y2−3y12ty1y2+6y2−3y1=2. 故 NQ 恒过 (2,0).