已知椭圆 $C$ 的中心在原点,焦点在 $x$ 轴上,离心率为 $\frac{\sqrt{3}}{2}$,且椭圆 $C$ 的任意三个顶点构成的三角形面积为 $\frac{1}{2}$.
【难度】
【出处】
2020年全国高中数学联赛浙江赛区初赛试题
【标注】
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求椭圆 $C$ 的方程;标注答案设椭圆的长半轴长为 $a$,短半轴长为 $b$,则有 $\frac{\sqrt{a^2-b^2}}{a}=\frac{\sqrt{3}}{2}, ab=\frac{1}{2}$,解得,$a=1, b=\frac
{1}{2}$,所以椭圆 $C$ 的方程为 $x^2+4y^2=1$解析略 -
若过 $P(\lambda ,0)$ 的直线 $l$ 与椭圆角于相异两点 $A,B$,且 $\overrightarrow{AP}=2\overrightarrow{PB}$,求实数 $\lambda$ 的范围.标注答案设直线 $l$ 的方程为 $x=my+\lambda $,设两个交点坐标为 $A(x_1,y_1), B(x_2,y_2)$.由 $\overrightarrow{AP}=2\overrightarrow{PB}$,得到 $y_1=-2y_2~~~~~ ① $
联立方程组 $\left\{\begin{aligned}&x^2+4y^2=1\\
&x=my+\lambda \end{aligned}\right.$ 得到 $(m^2+4)y^2+2my\lambda +\lambda ^2-1=0 ~~~~~ ② $
显然,$y_1, y_2$ 为方程 $ ② $ 的两个相异的实根,则有
$(2m\lambda)^2-4(\lambda^2-1)(m^2+4)>0$ 于是 $m^2>4(\lambda^2-1)~~~~~ ③ $
由韦达定理的 $y_1+y_2=-\frac{2m\lambda}{m^2+4}, y_1y_2=\frac{\lambda^2-1}{m^2+4}$,联立 $ ① $ 得到
$2(\frac{2m\lambda}{m^2+4})^2+\frac{\lambda^2-1}{m^2+4}=0$ 于是 $m^2=\frac{4(1-\lambda^2)}{9\lambda^2-1}~~~~~~~ ④ $
又 $\lambda=\pm 1, \lambda =\pm \frac{1}{3}$ 不符合题意.把 $ ④ $ 代入 $ ③ $ 得到 $\frac{4(1-\lambda^2)}{9\lambda^2-1}>4(\lambda^2-1)$,于是 $\frac{1}{9}<\lambda^2<1$,于是 $\lambda \in (-1, -\frac{1}{3})\cup (\frac{1}{3}, 1)$.
当 $AB$ 与 $x$ 轴重合时,易验算得:$\lambda =\pm \frac{1}{3}$ 也符合题意.所以实数 $\lambda$ 的取值范围是:$-1<\lambda \leqslant -\frac{1}{3}$,或 $\frac{1}{3}\leqslant \lambda <1$解析略
题目
问题1
答案1
解析1
备注1
问题2
答案2
解析2
备注2