已知椭圆 $C:{x^2} + 2{y^2} = 4$.
【难度】
【出处】
【标注】
  1. 求椭圆 $C$ 的离心率;
    标注
    答案
    $ \dfrac{\sqrt 2 }{2} $
    解析
    本题考查椭圆离心率的计算.椭圆的标准方程为:\[\dfrac{x^2}{4} + \dfrac{y^2}{2} = 1,\]故 $a = 2$,$b = \sqrt 2 $,则 $c = \sqrt 2 $,故离心率\[ e = \dfrac{c}{a} = \dfrac{\sqrt 2 }{2}.\]
  2. 设 $O$ 为坐标原点,若点 $A$ 在椭圆 $C$ 上,点 $B$ 在直线 $y = 2$ 上,且 $OA \perp OB$,试判断直线 $AB$ 与圆 ${x^2} + {y^2} = 2$ 的位置关系,并证明你的结论.
    标注
    答案
    直线 $AB$ 与圆 ${x^2} + {y^2} = 2$ 相切.
    解析
    可由直线的特殊位置判断直线与圆的位置关系为相切,再分析一般情况下直线是否与圆相切.直线 $AB$ 与圆 ${x^2} + {y^2} = 2$ 相切.
    证明如下:
    由题可得,直线 $OA$ 的斜率存在,设为 $k$,则直线 $OA$ 的方程为 $y = kx$.
    ① 当 $k = 0$ 时,$A\left( { \pm 2,0} \right)$,已知 $B\left( {0,2} \right)$,此时直线 $AB$ 方程为\[x + y - 2 = 0 或 x - y + 2 = 0,\]原点到直线 $AB$ 的距离均为 $\sqrt 2 $,故满足直线 $AB$ 与圆 ${x^2} + {y^2} = 2$ 相切;
    ② 当 $k \ne 0$ 时,因为 $OA \perp OB$,所以直线 $OB$ 方程为 $y = - \dfrac{1}{k}x$,联立直线 $ OA$ 方程与椭圆方程\[\begin{cases}
    y = kx ,\\
    \dfrac{x^2}{4} + \dfrac{y^2}{2} = 1 ,\\
    \end{cases}\]得\[\left( {1 + 2{k^2}} \right){x^2} = 4,\]故 $A\left( {\dfrac{2}{{\sqrt {1 + 2{k^2}} }},\dfrac{2k}{{\sqrt {1 + 2{k^2}} }}} \right)$ 或 $\left( {\dfrac{ - 2}{{\sqrt {1 + 2{k^2}} }},\dfrac{ - 2k}{{\sqrt {1 + 2{k^2}} }}} \right)$,
    由\[\begin{cases}
    y = - \dfrac{1}{k}x, \\
    y = 2 ,\\
    \end{cases}\]得 $B\left( { - 2k,2} \right)$.
    由 $A$ 的对称性,那么不妨取点 $A\left( {\dfrac{2}{{\sqrt {1 + 2{k^2}} }},\dfrac{2k}{{\sqrt {1 + 2{k^2}} }}} \right)$ 进行计算,于是直线 $AB$ 方程为\[\begin{split}y - 2 & = \dfrac{{\dfrac{2k}{{\sqrt {1 + 2{k^2}} }} - 2}}{{\dfrac{2}{{\sqrt {1 + 2{k^2}} }} + 2k}}\left( {x + 2k} \right) \\& = \dfrac{{k - \sqrt {1 + 2{k^2}} }}{{1 + k\sqrt {1 + 2{k^2}} }}\left( {x + 2k} \right),\end{split}\]即\[\left( {k - \sqrt {1 + 2{k^2}} } \right)x - \left( {1 + k\sqrt {1 + 2{k^2}} } \right)y + 2{k^2} + 2 = 0,\]原点到直线 $AB$ 的距离\[d = \dfrac{{\left| {2{k^2} + 2} \right|}}{{\sqrt {{{\left( {k - \sqrt {1 + 2{k^2}} } \right)}^2} + {{\left( {1 + k\sqrt {1 + 2{k^2}} } \right)}^2}} }} = \sqrt 2 ,\]此时直线 $AB$ 与圆 ${x^2} + {y^2} = 2$ 相切.
    综上所述,直线 $AB$ 与圆 ${x^2} + {y^2} = 2$ 相切.
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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