已知椭圆 $\dfrac {x^2}{a^2}+\dfrac {y^2}{b^2}=1\left(a>b>0\right)$ 的上顶点为 $B$,左焦点为 $F$,离心率为 $\dfrac {\sqrt 5}{5}$.
【难度】
【出处】
无
【标注】
-
求直线 $BF$ 的斜率;标注答案$2$解析本小题属于椭圆的基本量问题.设 $F\left(-c,0\right)$.
由已知得 $\dfrac ca=\dfrac {\sqrt 5}{5}$,又 $a^2=b^2+c^2$,可得 $a=\sqrt 5c$,$b=2c$,
又因为 $B\left(0,b\right)$,$F\left(-c,0\right)$,
所以直线 $BF$ 的斜率 $k=\dfrac {b-0}{0-\left(-c\right)}=\dfrac {2c}{c}=2$. -
设直线 $BF$ 与椭圆交于点 $P$($P$ 异于点 $B$),过点 $B$ 且垂直于 $BP$ 的直线与椭圆交于点 $Q$($Q$ 异于点 $B$),直线 $PQ$ 与 $y$ 轴交于点 $M$,$ \left|PM \right|=\lambda \left|MQ \right|$.
① 求 $\lambda $ 的值;
② 若 $ \left|PM \right|\sin \angle {BQP}=\dfrac {7\sqrt 5}{9}$,求椭圆的方程.标注答案① $\dfrac 78$
② $\dfrac {x^2}{5}+\dfrac {y^2}{4}=1$解析可以先计算 $P$,$Q$ 两点的横坐标,然后计算 $\lambda$;在第 ① 小问的提示下将第 ② 小问的条件稍加转化就可以顺利求解.如果在计算 $P$,$Q$ 两点的坐标时注意到两者的相关性,那么就可以通过一次联立两次赋值求出坐标,从而简化运算.如图,设点 $P\left(x_p,y_p\right)$,$Q\left(x_Q,y_Q\right)$,$M\left(x_M,y_M\right)$.① 由(1)可得椭圆方程为 $\dfrac {x^2}{5c^2}+\dfrac {y^2}{4c^2}=1$,直线 $BF$ 方程为 $y=2x+2c$,将直线方程与椭圆方程联立,消去 $y$,整理得\[3x^2+5cx=0 ,\]解得 $x_p=-\dfrac {5c}{3}$.
因为 $BQ\perp BP$,
所以直线 $BQ$ 的方程为 $y=-\dfrac 12x+2c$,与椭圆方程联立,消去 $y$,整理得\[21x^2-40cx=0 ,\]解得 $x_Q=\dfrac {40c}{21}$.
又因为 $ \left|PM \right|=\lambda \left|MQ \right|$,$x_M=0$,所以 $\overrightarrow{PM}=\lambda\overrightarrow{MQ}$,$x_M-x_P=\lambda\left(x_Q-x_M\right)$,所以\[\lambda=\dfrac { \left|x_P \right|}{ \left|x_Q \right|}=\dfrac 78.\]② 由 ① 有 $\dfrac { \left|PM \right|}{ \left|MQ \right|}=\dfrac 78$,
所以 $\dfrac { \left|PM \right|}{ \left|PM \right|+ \left|MQ \right|}=\dfrac {7}{7+8}=\dfrac {7}{15}$,即 $ \left|PQ \right|=\dfrac {15}{7} \left|PM \right|$.
又因为 $ \left|PM \right|\sin \angle BQP=\dfrac {7\sqrt 5}{9}$,所以\[\begin{split}\left|BP \right|&= \left|PQ \right|\sin \angle BQP\\&=\dfrac {15}{7} \left|PM \right|\sin \angle BQP\\&=\dfrac {5\sqrt 5}{3}.\end{split}\]又因为 $y_P=2x_P+2c=-\dfrac 43c$,所以\[\begin{split}\left|BP \right|&=\sqrt {\left(0+\dfrac {5c}{3}\right)^2+\left(2c+\dfrac {4c}{3}\right)^2}\\&=\dfrac {5\sqrt 5}{3}c.\end{split}\]因此 $\dfrac {5\sqrt 5}{3}c=\dfrac {5\sqrt 5}{3}$,得 $c=1$.
所以,椭圆的方程为 $\dfrac {x^2}{5}+\dfrac {y^2}{4}=1$.
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