已知椭圆 $C:\dfrac{x^2}{m^2} + {y^2} = 1$(常数 $m > 1$),$P$ 是曲线 $C$ 上的动点,$M$ 是曲线 $C$ 的右顶点,定点 $A$ 的坐标为 $\left(2,0\right)$.
【难度】
【出处】
2011年高考上海卷(文)
【标注】
  1. 若 $M$ 与 $A$ 重合,求曲线 $C$ 的焦点坐标;
    标注
    答案
    解析
    因为定点 $A$ 的坐标为 $\left(2,0\right)$,$M$ 与 $A$ 重合,
    所以 $m = 2$,椭圆方程为 $\dfrac{x^2}{4} + {y^2} = 1$,$c = \sqrt {4 - 1} = \sqrt 3 $,
    所以左、右焦点坐标为 $\left( - \sqrt 3 ,0\right),\left(\sqrt 3 ,0\right)$.
  2. 若 $m = 3$,求 $\left| {PA} \right|$ 的最大值与最小值;
    标注
    答案
    解析
    当 $m = 3$ 时,椭圆方程为\[\dfrac{x^2}{9} + {y^2} = 1,\]设 $P\left(x,y\right)$,则\[\begin{split}{\left| {PA} \right|^2} &= {\left( {x - 2} \right)^2} + {y^2} \\& = {\left( {x - 2} \right)^2} + 1 - \dfrac{x^2}{9} \\& = \dfrac{8}{9}{\left( {x - \dfrac{9}{4}} \right)^2} + \dfrac{1}{2} \left( { - 3 \leqslant x \leqslant 3} \right),\end{split}\]所以 当 $x = \dfrac{9}{4}$ 时,\[{\left| {PA} \right|_{\min }} = \dfrac{\sqrt 2 }{2};\]当 $x = - 3$ 时,\[{\left| {PA} \right|_{\max }} = 5.\]
  3. 若 $\left| {PA} \right|$ 的最小值为 $\left| {MA} \right|$,求实数 $m$ 的取值范围.
    标注
    答案
    解析
    设动点 $P\left(x,y\right)$,则\[\begin{split}{\left| {PA} \right|^2} & = {\left( {x - 2} \right)^2} + {y^2} \\& = {\left( {x - 2} \right)^2} + 1 - \dfrac{x^2}{m^2} \\&
    = \dfrac{{{m^2} - 1}}{m^2}{\left( {x - \dfrac{{2{m^2}}}{{{m^2} - 1}}} \right)^2} - \dfrac{{4{m^2}}}{{{m^2} - 1}} + 5 \left( { - m \leqslant x \leqslant m} \right).\end{split}\]因为当 $x = m$ 时,$\left| {PA} \right|$ 取最小值,且\[\dfrac{{{m^2} - 1}}{m^2} > 0,\]所以\[\dfrac{{2{m^2}}}{{{m^2} - 1}} \geqslant m,\]且 $m > 1$.解得\[1 < m \leqslant 1 + \sqrt 2 .\]
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 问题3 答案3 解析3 备注3
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