如图,已知椭圆 ${C_1}$ 的中心在原点 $O$,长轴左、右端点 $M,N$ 在 $x$ 轴上,椭圆 ${C_2}$ 的短轴为 $MN$,且 ${C_1},{C_2}$ 的离心率都为 $e$.直线 $l \perp MN$,$l$ 与 ${C_1}$ 交于两点,与 ${C_2}$ 交于两点,这四点按纵坐标从大到小依次为 $A,B,C,D$.
【难度】
【出处】
2011年高考辽宁卷(理)
【标注】
  1. 设 $e = \dfrac{1}{2}$,求 $|BC|$ 与 $|AD|$ 的比值;
    标注
    答案
    $\dfrac 34$
    解析
    设 $MN=2a$,则椭圆 $C_1:\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{a^2(1-e^2)}=1$;
    椭圆 $C_2:\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{\dfrac{a^2}{1-e^2}}$;所以$$\dfrac{|BC|}{|AD|}=\sqrt{\dfrac{a^2(1-e^2)}{\dfrac{a^2}{1-e^2}}}=1-e^2=\dfrac 34.$$
  2. 当 $e$ 变化时,是否存在直线 $l$,使得 $BO\parallel AN$,并说明理由.
    标注
    答案
    当 $0<e\leqslant \dfrac{\sqrt 2}{2}$ 时,不存在;当 $e>\dfrac{\sqrt 2}{2}$ 时,存在
    解析
    对椭圆 $C_1$ 作伸缩变换\[\begin{cases}x=x'\\ \dfrac{y}{\sqrt{1-e^2}}=y',\end{cases}\]则 $C_1':x^2+y^2=a^2$;
    对椭圆 $C_2$ 作伸缩变换\[\begin{cases}x=x'\\ \dfrac{y}{\dfrac{1}{\sqrt{1-e^2}}}=y',\end{cases}\]则 $C_2':x^2+y^2=a^2$.因为 $BO\parallel AN$,所以 $k_{BO}=k_{AN}$,因此\[\sqrt{1-e^2}\cdot k_{EO}=\dfrac{1}{\sqrt{1-e^2}}\cdot k_{EN},\]故\[\dfrac{k_{EO}}{k_{EN}}=\dfrac{1}{1-e^2}.\]设点 $E(a\cos \theta,a\sin \theta)$,其中 $\dfrac{\pi}{2}<\theta<\pi$,则 $k_{EO}=\dfrac{\sin \theta}{\cos \theta}$,$k_{EN}=\dfrac{\sin \theta}{\cos \theta -1}$,进而\begin{align*}
    \dfrac{1}{1-e^2}
    &=\dfrac{k_{EO}}{k_{EN}}\\
    &=\dfrac{\cos \theta -1}{\cos \theta}\\
    &>2,
    \end{align*}所以当 $0<e\leqslant \dfrac{\sqrt 2}{2}$ 时,不存在;当 $\dfrac{\sqrt 2}{2}<e<1$ 时,存在.
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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