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2026年高考数学天津-18

  2026-10-10 17:46:33  

(15分)已知椭圆$C:\dfrac{{x}^{2}}{{a}^{2}}+\dfrac{{y}^{2}}{{b}^{2}}=1(a > b > 0)$的离心率为$\dfrac{1}{2}$,椭圆被直线$x=b$截得的线段长为$\sqrt{3}$.
(1)求$C$的标准方程;
(2)斜率为$-\sqrt{3}$的直线与圆$x^{2}+y^{2}=b^{2}$相切,且该直线交椭圆于$P(x_{1}$,$y_{1})$,$Q(x_{2}$,$y_{2})$,$y_{2} > y_{1}$.$A$是椭圆上顶点,记直线$AP$,$AQ$的斜率分别为$k_{1}$,$k_{2}$,求$\dfrac{{k}_{1}}{{k}_{2}}$的值.
〖答案〗(1)$\dfrac{x^2}{4}+\dfrac{y^2}{3}=1$;
(2)3.
〖分析〗(1)利用椭圆离心率和截线段长建立方程,求解参数$a$,$b$得到椭圆标准方程;
(2)先根据直线与圆相切确定参数$m$,再联立直线与椭圆方程,结合韦达定理和斜率公式计算$\dfrac{k_1}{k_2}$的值.
〖解答〗解:(1)由椭圆离心率$e=\dfrac{c}{a}=\dfrac{1}{2}$,得$c=\dfrac{a}{2}$,结合$a^{2}=b^{2}+c^{2}$,可得$b^{2}=a^{2}-\dfrac{a^2}{4}=\dfrac{3a^2}{4}$.
将$x=b$代入椭圆方程$\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1$,得$\dfrac{b^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1$,解得$y=\pm b\sqrt{1-\dfrac{b^2}{a^2}}$,故截得的线段长为$2b\sqrt{1-\dfrac{b^2}{a^2}}=\sqrt{3}$.
将$b^{2}=\dfrac{3a^2}{4}$代入,得$1-\dfrac{b^2}{a^2}=\dfrac{1}{4}$,因此$2b\cdot \dfrac{1}{2}=b=\sqrt{3}$,即$b=\sqrt{3}$,$b^{2}=3$,进而$a^{2}=4$.
故椭圆$C$的标准方程为$\dfrac{x^2}{4}+\dfrac{y^2}{3}=1$.
(2)设斜率为$-\sqrt{3}$的直线方程为$y=-\sqrt{3}x+m$,该直线与圆$x^{2}+y^{2}=b^{2}=3$相切,
故圆心到直线的距离$d=\dfrac{\vert m\vert }{\sqrt{(\sqrt{3})^2+1^2}}=\dfrac{\vert m\vert }{2}=\sqrt{3}$,解得$m=\pm 2\sqrt{3}$.
联立直线与椭圆方程,将$y=-\sqrt{3}x+m$代入$\dfrac{x^2}{4}+\dfrac{y^2}{3}=1$,整理得$15x^{2}-8\sqrt{3}mx+4m^{2}-12=0$.
设$P(x_{1}$,$y_{1})$,$Q(x_{2}$,$y_{2})(y_{2} > y_{1})$,由韦达定理,$x_{1}+x_{2}=\dfrac{8\sqrt{3}m}{15}$,$x_{1}x_{2}=\dfrac{4m^2-12}{15}$.
椭圆上顶点$A(0,\sqrt{3})$,则直线$AP$、$AQ$的斜率分别为$k_{1}=\dfrac{y_1-\sqrt{3}}{x_1}$,$k_{2}=\dfrac{y_2-\sqrt{3}}{x_2}$.
将$y_{1}=-\sqrt{3}x_{1}+m$、$y_{2}=-\sqrt{3}x_{2}+m$代入,得$k_{1}=-\sqrt{3}+\dfrac{m-\sqrt{3}}{x_1}$,$k_{2}=-\sqrt{3}+\dfrac{m-\sqrt{3}}{x_2}$.
当$m=2\sqrt{3}$时,方程的根为$x_{1}=2$,$x_{2}=\dfrac{6}{5}$,代入得$k_{1}=-\dfrac{\sqrt{3}}{2}$,$k_{2}=-\dfrac{\sqrt{3}}{6}$,故$\dfrac{k_1}{k_2}=3$;
当$m=-2\sqrt{3}$时,方程的根为$x_{1}=-\dfrac{6}{5}$,$x_{2}=-2$,代入得$k_{1}=\dfrac{3\sqrt{3}}{2}$,$k_{2}=\dfrac{\sqrt{3}}{2}$,故$\dfrac{k_1}{k_2}=3$.
综上,$\dfrac{k_1}{k_2}=3$.
〖点评〗本题主要考查椭圆的标准方程、直线与椭圆的位置关系,属于难题.

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