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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    解析几何
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    韦达暴算
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  1. 求椭圆 $C$ 的方程;
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    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
  2. 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.
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    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
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
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