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精英家教网如图,已知椭圆C的方程为x2+
y2
2
=1
,点P(a,b)的坐标满足a2+
b2
2
≤1
,过点P的直线l与椭圆交于A、B两点,点Q为线段AB的中点,求:
(1)点Q的轨迹方程;
(2)点Q的轨迹与坐标轴的交点的个数.
分析:(1)先把A、B两点和点Q的坐标设出来,再分A、B两点的横坐标相等和不相等两种情况分别设出直线l的方程,再利用A、B两点既在直线上又在椭圆C上,可以找到A、B两点坐标之间的关系,最后利用中点坐标公式,就可求点Q的轨迹方程(注意要反过来检验所求轨迹方程是否满足已知条件);
(2)先找到曲线L与y轴的交点(0,0),(0,b)以及与x轴的交点坐标(0,0),(a,0),再对a和b的取值分别讨论,分析出与坐标轴的交点的个数(注意点P(a,b)的坐标满足a2+
b2
2
≤1
).
解答:解:(1)设点A、B的坐标分别为A(x1,y1)、B(x2,y2),点Q的坐标为Q(x,y).当x1≠x2时,设直线l的斜率为k,则l的方程为y=k(x-a)+b
由已知
x
2
1
+
y
2
1
2
=1,
x
2
2
+
y
2
2
2
=1

y1=k(x1-a)+b,y2=k(x2-a)+b②
由①得(x1+x2)(x1-x2)+
1
2
(y1+y2)(y1-y2)=0

由②得y1+y2=k(x1+x2)-2ak+2b④
由③④及x=
x1+x2
2
y=
y1+y2
2
k=
y1-y2
x1-x2

得点Q的坐标满足方程2x2+y2-2ax-by=0⑤
当x1=x2时,k不存在,此时l平行于y轴,因此AB的中点Q一定落在x轴上,即Q的坐标为(a,0).
显然点Q的坐标满足方程⑤
综上所述,点Q的坐标满足方程2x2+y2-2ax-by=0.
设方程⑤所表示的曲线为L,
则由
2x2+y2-2ax-by=0
x2+
y2
2
=1

得(2a2+b2)x2-4ax+2-b2=0.
因为△=8b2(a2+
b2
2
-1)
,由已知a2+
b2
2
≤1

所以当a2+
b2
2
=1
时,△=0,曲线L与椭圆C有且只有一个交点P(a,b).
a2+
b2
2
<1
时,△<0,曲线L与椭圆C没有交点.
因为(0,0)在椭圆C内,又在曲线L上,所以曲线L在椭圆C内.
故点Q的轨迹方程为2x2+y2-2ax-by=0
(2)由
2x2+y2-2ax-by=0
x=0
解得曲线L与y轴交于点(0,0),(0,b).
2x2+y2-2ax-by=0
y=0
解得曲线L与x轴交于点(0,0),(a,0)
当a=0,b=0,即点P(a,b)为原点时,(a,0)、(0,b)与(0,0)重点,曲线L与坐标轴只有一个交点(0,0).
当a=0且0<|b|≤
2
,即点P(a,b)不在椭圆C外且在除去原点的y轴上时,点(a,0)与(0,0)重合,曲线L与坐标轴有两个交点(0,b)与(0,0).
同理,当b=0且0<|a|≤1,即点P(a,b)不在椭圆C外且在除去原点的x轴上时,曲线L与坐标轴有两个交点(a,0)与(0,0).
当0<|a|<1且0<|b|<
2(1-a2)
,即点P(a,b)在椭圆C内且不在坐标轴上时,曲线L与坐标轴有三个交点(a,0)、(0,b)与(0,0).
点评:本题综合考查了直线与椭圆的位置关系以及轨迹方程问题.直线与圆锥曲线的位置关系,由于集中交汇了直线,圆锥曲线两章的知识内容,综合性强,能力要求高,还涉及到函数,方程,不等式,平面几何等许多知识,可以有效的考查函数与方程的思想,数形结合的思想,分类讨论的思想和转化化归的思想,因此,这一部分内容也成了高考的热点和重点.
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x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0),B是它的下顶点,F是其右焦点,BF的延长线与椭圆及其右准线分别交于P、Q两点,若点P恰好是BQ的中点,则此椭圆的离心率是
 

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(1)点Q的轨迹方程;
(2)点Q的轨迹与坐标轴的交点的个数.

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