已知椭圆 $\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1$($a>b>0$)的上顶点为 $B$,左焦点为 $F$,离心率为 $\dfrac{\sqrt 5}5$.
【难度】
【出处】
2015年高考天津卷(文)
【标注】
  • 知识点
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    解析几何
    >
    椭圆
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    椭圆的几何量
    >
    椭圆的基本量
  • 知识点
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    解析几何
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    椭圆
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    椭圆的方程
    >
    椭圆的标准方程
  • 知识点
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    解析几何
    >
    直线与圆锥曲线
    >
    弦长公式
  • 题型
    >
    解析几何
    >
    圆锥曲线的弦长与面积问题
  1. 求直线 $BF$ 的斜率;
    标注
    • 知识点
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      解析几何
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      椭圆
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      椭圆的几何量
      >
      椭圆的基本量
    答案
    $2$
    解析
    直线 $BF$ 的斜率为$$\dfrac bc=\sqrt{\dfrac{a^2-c^2}{c^2}}=\sqrt{\dfrac{1}{e^2}-1}=2.$$
  2. 设直线 $BF$ 与椭圆交于 $P$($P$ 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 $M$,$|PM|=\lambda |MQ|$.
    (i)求 $\lambda$ 的值;
    (ii)若 $|PM|\sin\angle BQP=\dfrac{7\sqrt 5}9$,求椭圆的方程.
    标注
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      椭圆
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      椭圆的方程
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      椭圆的标准方程
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      弦长公式
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      解析几何
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      圆锥曲线的弦长与面积问题
    答案
    (i)$\dfrac 78$.(ii)$\dfrac{x^2}{5}+\dfrac{y^2}4=1$
    解析
    由椭圆的离心率为 $\dfrac{\sqrt 5}5$,可得 $a^2=\dfrac 54b^2$,因此椭圆方程为 $\dfrac{4x^2}{5b^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1$.
    设过点 $B$ 的直线 $y=kx+b$ 与椭圆交于另一点 $N$,则联立该直线方程与椭圆方程,得$$(4+5k^2)x^2+10kbx=0,$$于是 $N$ 点的横坐标为 $-\dfrac{10kb}{4+5k^2}$.
    当 $k$ 取 $2$ 时,可得 $P$ 点的横坐标 $x_P=-\dfrac{5b}6$;
    当 $k$ 取 $-\dfrac 12$ 时,可得 $Q$ 点的横坐标 $x_Q=\dfrac{20b}{21}$.
    (i)根据题意,$\lambda=\left|\dfrac{x_P}{x_Q}\right|=\dfrac 78$.
    (ii)根据题意,结合(i)中的结论有$$|PM|\sin\angle BQP=\dfrac 7{15}\cdot |PQ|\cdot\sin\angle BQP=\dfrac 7{15}\cdot |BP|=\dfrac{7\sqrt 5}9,$$于是 $|BP|=\dfrac{5\sqrt 5}3$;
    另一方面,由弦长公式,有$$|BP|=\sqrt{1^2+2^2}\cdot\big|x_P-0\big|=\dfrac{5\sqrt 5 b}6,$$因此可得 $b=2$,从而椭圆方程为 $\dfrac{x^2}{5}+\dfrac{y^2}4=1$.
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
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