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(2009•崇明县二模)设椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)的一个顶点坐标为A(0,-
2
),且其右焦点到直线y-x-2
2
=0
的距离为3.
(1)求椭圆C的轨迹方程;
(2)若A、B是椭圆C上的不同两点,弦AB(不平行于y轴)的垂直平分线与x轴相交于点M,则称弦AB是点M的一条“相关弦”,如果点M的坐标为M(
1
2
,0
),求证:点M的所有“相关弦”的中点在同一条直线上;
(3)对于问题(2),如果点M坐标为M(t,0),当t满足什么条件时,点M(t,0)存在无穷多条“相关弦”,并判断点M的所有“相关弦”的中点是否在同一条直线上.
分析:(1)由c=
2
,a=2,能求出椭圆C的标准方程.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),中点为P0(x0,y0),
AB
=(x2-x1y2-y1)
P0M
=(
1
2
-x0,-y0)
,由于
AB
P0M
,所以(x2-x1)(
1
2
-x0)+(y2-y1)(-
y
 
0
)=0
,则x12+2y12,x22+2y22.所以(x1-x2)(x1+x2)+2(y1-y2)(y1+y2)=0,由此能导出点M的所有“相关弦”的中点在同一条直线x=1上.
另解:设直线AB的方程为y=kx+b,k≠0,设AB中点为P0(x0,y0)A(x1,y1)B(x2,y2),
y=kx+b
x2
4
+
y2
2
=1
消去y得(2k2+1)x2+4kbx+2b2-4=0,x0=
x1+x2
2
=
-2kb
2k2+1
y0=
y1+y2
2
=
b
2k2+1
,直线AB的中垂线方程为y-
b
2k2+1
=-
1
k
(x-
2kb
2k2+1
)
.由此能导出“相关弦”AB的中点在同一直线x=1上.
(3)设A(x1,y1),B(x2,y2),中点为P0(x0,y0),
AB
=(x2-x1y2-y1)
P0M
=(t-x0,-y0)

由于
AB
P0M
,所以(x2-x1)(t-x0)+(y2-y1)(-y0)=0,则x12+2y12①x22+2y22.所以(x1-x2)(x1+x2)+2(y1-y2)(y1+y2)=0.由此能导出当-1<t<1点M的所有“相关弦”的中点在同一条直线x=2t上.
解答:解:(1)∵c=
2
,a=2
∴椭圆C的标准方程:
x2
4
+
y2
2
=1

(2)解法一:设A(x1,y1),B(x2,y2),中点为P0(x0,y0
AB
=(x2-x1y2-y1)
P0M
=(
1
2
-x0,-y0)

由于
AB
P0M
,所以(x2-x1)(
1
2
-x0)+(y2-y1)(-
y
 
0
)=0
(Ⅰ)
则x12+2y12①x22+2y22②.
由①②两式相减得:x12-x22+2y12-2y22=0
即(x1-x2)(x1+x2)+2(y1-y2)(y1+y2)=0(Ⅱ)
x0=
x1+x2
2
y0=
y1+y2
2

由(Ⅰ),(Ⅱ)得:x0=1
因此:点M的所有“相关弦”的中点在同一条直线x=1上.
解法二:设直线AB的方程为y=kx+b,k≠0,设AB中点为P0(x0,y0)A(x1,y1)B(x2,y2
y=kx+b
x2
4
+
y2
2
=1
消去y得(2k2+1)x2+4kbx+2b2-4=0x0=
x1+x2
2
=
-2kb
2k2+1
y0=
y1+y2
2
=
b
2k2+1

直线AB的中垂线方程为y-
b
2k2+1
=-
1
k
(x-
2kb
2k2+1
)

把点M(
1
2
,0)
代入得0-
b
2k2+1
=-
1
k
(
1
2
-
2kb
2k2+1
)

可知
kb
2k2+1
=-
1
2

所以Q的横坐标x0=
x1+x2
2
=
-2kb
2k2+1
=1

即“相关弦”AB的中点在同一直线x=1上.
(3)设A(x1,y1),B(x2,y2),中点为P0(x0,y0
AB
=(x2-x1y2-y1)
P0M
=(t-x0,-y0)

由于
AB
P0M
,所以(x2-x1)(t-x0)+(y2-y1)(-y0)=0(Ⅰ)
则x12+2y12①x22+2y22②.
由①②两式相减得:x12-x22+2y12-2y22=0
即(x1-x2)(x1+x2)+2(y1-y2)(y1+y2)=0(Ⅱ)
x0=
x1+x2
2
y0=
y1+y2
2

由(Ⅰ),(Ⅱ)得:x0=2t-2<2t<2
因此:当-1<t<1点M的所有“相关弦”的中点在同一条直线x=2t上.
点评:本题主要考查直线与圆锥曲线的综合应用能力,具体涉及到轨迹方程的求法及直线与椭圆的相关知识,解题时要注意合理地进行等价转化.
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=
1
2
1
2

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x2
a2
+
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2
),且其右焦点到直线y-x-2
2
=0
的距离为3.
(1)求椭圆C的轨迹方程;
(2)若A、B是椭圆C上的不同两点,弦AB(不平行于y轴)的垂直平分线与x轴相交于点M,则称弦AB是点M的一条“相关弦”,如果点M的坐标为M(
1
2
,0
),求证点M的所有“相关弦”的中点在同一条直线上;
(3)根据解决问题(2)的经验与体会,请运用类比、推广等思想方法,提出一个与“相关弦”有关的具有研究价值的结论,并加以解决.(本小题将根据所提出问题的层次性给予不同的分值)

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