设 ${F_1},{F_2}$ 分别是椭圆 $E:\dfrac{{{x^2}}}{{{a^2}}} + \dfrac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1\left(a > b > 0\right)$ 的左、右焦点,过 ${F_1}$ 且斜率为 $ 1$ 的直线 $l$ 与 $E$ 相交于 $A、B$ 两点,且 $\left| {A{F_2}} \right|$,$\left| {AB} \right|$,$\left| {B{F_2}} \right|$ 成等差数列.
【难度】
【出处】
2010年高考新课标全国卷(理)
【标注】
  1. 求 $E$ 的离心率;
    标注
    答案
    解析
    由椭圆定义知\[\left| {A{F_2}} \right| + \left| {B{F_2}} \right| + \left| {AB} \right| = 4a ,\]结合\[2\left| {AB} \right| = \left| {A{F_2}} \right| + \left| {B{F_2}} \right| ,\]得\[\left| {AB} \right| = \dfrac{4}{3}a.\]$l$ 的方程为 $y = x + c$,其中 $c = \sqrt {{a^2} - {b^2}} $.
    设 $A\left( {{x_1},{y_1}} \right)$,$B\left( {{x_2},{y_2}} \right)$,则 $ A、B $ 两点坐标满足方程组\[{\begin{cases}
    y = x + c ,\\
    \dfrac{{{x^2}}}{{{a^2}}} + \dfrac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1 ,\\
    \end{cases}}\]化简得\[\left( {{a^2} + {b^2}} \right){x^2} + 2{a^2}cx + {a^2}\left( {{c^2} - {b^2}} \right) = 0,\]则\[{x_1} + {x_2} = \dfrac{{ - 2{a^2}c}}{{{a^2} + {b^2}}},{x_1}{x_2} = \dfrac{{{a^2}\left( {{c^2} - {b^2}} \right)}}{{{a^2} + {b^2}}}. \]因为直线 $ AB $ 斜率为 $ 1 $,所以\[\left| {AB} \right| = \sqrt 2 {\left|{x_2-x_1}\right|} = \sqrt{2\left[\left(x_1+x_2\right)^2-4x_1x_2\right]},\]由 $\left| {AB} \right| = \dfrac{4}{3}a$ 得\[\dfrac{4}{3}a = \dfrac{{4a{b^2}}}{{{a^2} + {b^2}}},\]化简得\[{a^2} = 2{b^2},\]所以 $ E $ 的离心率是\[e = \dfrac{c}{a} = \dfrac{{\sqrt {{a^2} - {b^2}} }}{a} = \dfrac{{\sqrt 2 }}{2}.\]
  2. 设点 $P\left(0, - 1\right)$ 满足 $\left| {PA} \right| = \left| {PB} \right|$,求 $E$ 的方程.
    标注
    答案
    解析
    设 $ AB $ 的中点为 $N\left( {{x_0},{y_0}} \right)$,由(1)知\[\begin{split}{x_0} &= \dfrac{{{x_1} + {x_2}}}{2} = \dfrac{{ - {a^2}c}}{{{a^2} + {b^2}}} = - \dfrac{2}{3}c ,\\ {y_0}& = {x_0} + c= \dfrac{c}{3} .\end{split}\]由 $\left| {PA} \right| = \left| {PB} \right|$,得 ${k_{PN}} = - 1$,即\[\dfrac{{{y_0} + 1}}{{{x_0}}} = - 1,\]解得\[c = 3,\]从而\[a = 3\sqrt 2 ,b = 3,\]故椭圆 $ E $ 的方程为 $\dfrac{{{x^2}}}{{18}} + \dfrac{{{y^2}}}{9} = 1$.
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
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