已知直线 $l:y=kx$ 与椭圆 $(x-3)^2+5y^2=5$ 相交于 $A,B$ 两点,且以 $AB$ 为直径的圆经过该椭圆的左焦点.则实数 $k$ 的值是
【难度】
【出处】
全国高中数学联赛模拟试题(1)
【标注】
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    解析几何
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    直线
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    椭圆
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    椭圆的方程
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    向量
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    解析几何
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    直线与圆锥曲线
【答案】
$\pm \frac{1}{3}.$
【解析】
所给椭圆即 $\frac{(x-3)^2}{5}+y^2=1$.其左焦点为 $F_1(1,0)$.设 $A$ 的坐标为 $(x_1,y_1)$,$B$ 的坐标为 $(x_2,y_2)$,则由 $F_1A\perp F_1B$,知$$\overrightarrow{F_1A}\cdot \overrightarrow{F_1B}=(x_1-1)(x_2-1)+y_1y_2=0.$$即$$y_1y_2=(x_1+x_2)-x_1x_2-1.~~~~~ ① $$将 $y=kx$ 代入椭圆方程,消去 $y$,整理得$$(5k^2+1)x^2-6x+4=0.$$故$$x_1+x_2=\frac{6}{5k^2+1}, x_1x_2=\frac{4}{5k^2+1}.~~~~~$$由 $A,B$ 在直线 $l$ 上,得$$y_1y_2=k^2x_1x_2=\frac{4k^2}{5k^2+1}.$$由 $A,B$ 在直线 $l$ 上,得$$y_1y_2=k^2x_1x_2=\frac{4k^2}{5k^2+1}.$$将式 ②,③ 代入式 ①,得$$\frac{4k^2}{5k^2+1}=\frac{6}{5k^2+1}-\frac{4}{5k^2+1}-1,$$解得 $k^2=\frac{1}{9}$,即 $k=\pm \frac{1}{3}$.
题目 答案 解析 备注
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