已知椭圆:()的离心率为,且过点。
(1)求的方程。
(2)点,在上,且,,为垂足,证明:存在定点,使得为定值。
(1)由题意得,
解得,
所以椭圆的方程为。
(2)证明:①当直线的斜率存在时,设直线的方程为,
联立得到,
所以
,
所以。
设,,
则由韦达定理可得,,
。
因为,
所以,。
所以,
将其视为关于的一元二次方程,
则
所以或,
即或,
所以直线的方程为或,
若直线的方程为,则该直线过定点,
不符合题意,舍去,
所以直线的方程为,即,
所以直线过定点。
如图,,,
取的中点,
因为直角三角形斜边的中线等于斜边的一半,
所以在中,,
所以,此时。
②当直线的斜率不存在时,设直线的方程为,
在椭圆中,令得到,
所以,,
当时,直线过定点,舍去。
当,直线的方程为,
此时直线仍然过点,
仿照①中后半部分的分析仍然可以得到:当的坐标为时,。
综上所述,存在定点,使得为定值。
本题主要考查圆锥曲线和直线与圆锥曲线。
(1)根据题意列出关于,,的方程组,解方程组得到答案。
(2)①当直线的斜率存在时,设方程为,将直线方程与椭圆方程联立,设,,根据韦达定理得到和的表达式。然后求出和的表达式,,,由可知,代入得到关于的一元二次方程。进而得到的表达式,得到直线过定点,进而得到定点和的值。
②当直线的斜率不存在时,设直线的方程为,代入椭圆方程求得交点坐标,进而代入,得到关于的一元二次方程,解得或。当时,直线过定点,舍去;当,直线仍然过点,与①相同,进而求出定点和的值。