如图,已知椭圆的中心在坐标原点,焦点
F1,
F2 在
x 轴上,长轴
A1A2 的长为
4,左准线
l 与
x 轴的交点为
M,
∣MA1∣:∣A1F1∣=2:1.
(1) 求椭圆的方程;
(2) 若直线
l1:x=m(
∣m∣>1),
P 为
l1 上的动点,使
∠F1PF2 最大的点
P 记为
Q,求点
Q 的坐标.(用
m 表示)
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item 设椭圆的长半轴为
a,半焦距为
c. 由长轴长为
4,得
a=2. 左顶点为
A1=(−2,0),左焦点为
F1=(−c,0),左准线为
x=−ca2=−c4. 因为
M 在左准线上,且
M 位于
A1 左侧,所以
∣MA1∣=c4−2,
∣A1F1∣=2−c.
由比例条件
c4−2=2(2−c)
得
2c2−6c+4=0,
⟹,
(c−1)(c−2)=0.
因椭圆要求
0<c<a=2,故
c=1. 于是
b2=a2−c2=3,椭圆方程为
4x2+3y2=1
\item 由上问,
F1=(−1,0),
F2=(1,0). 设
P=(m,y),令
u=∣y∣. 从
P 指向两焦点的两个向量的内积为
(m2−1)+y2=m2+u2−1
其行列式的绝对值为
2u. 因为
∣m∣>1,所成角
θ=∠F1PF2 为锐角,故
tanθ=m2+u2−12u
对
u⩾0 求导,得
(m2+u2−12u)′=(m2+u2−1)22(m2−1−u2)
所以当
u=m2−1 时该比值取得最大值,角
θ 也取得最大值. 因此
Q(m,±m2−1)
\end{enumerate}
\end{solution}