设椭圆 ${C_1}:\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1\left(a > b > 0\right)$,抛物线 ${C_2}:{x^2} + by = {b^2}$.
【难度】
【出处】
2010年高考江西卷(理)
【标注】
  1. 若 ${C_2}$ 经过 ${C_1}$ 的两个焦点,求 ${C_1}$ 的离心率;
    标注
    答案
    解析
    因为抛物线 ${C_2}$ 经过椭圆 ${C_1}$ 的两个焦点 ${F_1}\left( - c,0\right)$,${F_2}\left(c,0\right)$,可得:${c^2} = {b^2}$,
    由 ${a^2} = {b^2} + {c^2} = 2{c^2}$,得椭圆 ${C_1}$ 的离心率 $e = \dfrac{\sqrt 2 }{2}$.
  2. 设 $A\left(0,b\right)$,$Q\left(3\sqrt 3 ,\dfrac{5}{4}b\right)$,又 $M$、$N$ 为 ${C_1}$ 与 ${C_2}$ 不在 $y$ 轴上的两个交点,若 $\triangle AMN$ 的垂心为 $B\left(0,\dfrac{3}{4}b\right)$,且 $\triangle QMN$ 的重心在 ${C_2}$ 上,求椭圆 ${C_1}$ 和抛物线 ${C_2}$ 的方程.
    标注
    答案
    解析
    由题设可知 $M$,$N$ 关于 $y$ 轴对称,设 $M\left( - {x_1},{y_1}\right)$,$N\left({x_1},{y_1}\right)$,$\left({x_1} > 0\right)$,
    则由 $\triangle AMN$ 的垂心为 $B$,有 $\overrightarrow {BM} \cdot \overrightarrow {AN} = 0$,所以\[ - x_1^2 + \left({y_1} - \dfrac{3}{4}b\right)\left({y_1} - b\right) = 0, \quad \cdots \cdots ① \]由于点 $N\left({x_1},{y_1}\right)$ 在 ${C_2}$ 上,故有\[x_1^2 + b{y_1} = {b^2}, \quad \cdots \cdots ② \]$ ② $ 式代入 $ ① $ 式并化简得:\[4y_1^2 - 3b{y_1} - {b^2} = 0,\]解得\[{y_1} = - \dfrac{b}{4} 或 {y_1} = b \left(舍去\right)\]所以 ${x_1} = \dfrac{\sqrt 5 }{2}b$,故 $M\left( - \dfrac{\sqrt 5 }{2}b, - \dfrac{b}{4}\right),N\left(\dfrac{\sqrt 5 }{2}b, - \dfrac{b}{4}\right)$,
    所以 $\triangle QMN$ 的重心为 $\left(\sqrt 3 ,\dfrac{b}{4}\right)$,因为重心在 ${C_2}$ 上得:\[3 + \dfrac{b^2}{4} = {b^2},\]所以 $b = 2$,所以 $M\left( - \sqrt 5 , - \dfrac{1}{2}\right)$,$N\left(\sqrt 5 , - \dfrac{1}{2}\right)$.
    又因为 $M$,$N$ 在 ${C_1}$ 上,所以\[\dfrac{{{{\left( \pm \sqrt 5 \right)}^2}}}{a^2} + \dfrac{{{{\left( - \dfrac{1}{2}\right)}^2}}}{4} = 1,\]得\[{a^2} = \dfrac{16}{3}.\]所以椭圆 ${C_1}$ 的方程为\[\dfrac{x^2}{{\dfrac{16}{3}}} + \dfrac{y^2}{4} = 1,\]抛物线 ${C_2}$ 的方程为\[{x^2} + 2y = 4.\]
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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