已知半椭圆
与半椭圆
组成的曲线称为“果圆”,其中a2=b2+c2,a>0,b>c>0.如图,设点F0,F1,F2是相应椭圆的焦点,A1,A2和B1,B2是“果圆”与x,y轴的交点,(1)若三角形F0F1F2是边长为1的等边三角形,求“果圆”的方程;
(2)若|A1A|>|B1B|,求
的取值范围;(3)一条直线与果圆交于两点,两点的连线段称为果圆的弦.是否存在实数k,使得斜率为k的直线交果圆于两点,得到的弦的中点的轨迹方程落在某个椭圆上?若存在,求出所有k的值;若不存在,说明理由.在线课程解:(1)∵
,∴
,于是
,所求“果圆”方程为
,
(2)由题意,得a+c>2b,即
.∵(2b)2>b2+c2=a2,∴a2-b2>(2b-a)2,得
.又b2>c2=a2-b2,
∴
.∴
.(3)设“果圆”C的方程为
,
.记平行弦的斜率为k.
当k=0时,直线y=t(-b≤t≤b)与半椭圆
的交点是P
,与半椭圆
的交点是Q
.∴P,Q的中点M(x,y)满足
得
.∵a<2b,∴
.综上所述,当k=0时,“果圆”平行弦的中点轨迹总是落在某个椭圆上.
当k>0时,以k为斜率过B1的直线l与半椭圆
的交点是
.由此,在直线l右侧,以k为斜率的平行弦的中点轨迹在直线
上,即不在某一椭圆上.当k<0时,可类似讨论得到平行弦中点轨迹不都在某一椭圆上.
分析:(1)因为
,所以
,由此可知“果圆”方程为
,
.(2)由题意,得
,所以a2-b2>(2b-a)2,得
.再由
可知
的取值范围.(3)设“果圆”C的方程为
,
.记平行弦的斜率为k.当k=0时,“果圆”平行弦的中点轨迹总是落在某个椭圆上.当k>0时,以k为斜率过B1的直线l与半椭圆
的交点是
.由此,在直线l右侧,以k为斜率的平行弦的中点轨迹在直线
上,即不在某一椭圆上.当k<0时,可类似讨论得到平行弦中点轨迹不都在某一椭圆上.
点评:本题考查直线和圆锥曲线的位置关系,解题时要认真审题,仔细解答.