如图,设椭圆的中心为原点
O,长轴在
x 轴上,上顶点为
A,左,右焦点分别为
F1,
F2,线段
OF1,
OF2 的中点分别为
B1,
B2,且
△AB1B2 是面积为 4 的直角三角形.
(1) 求该椭圆的离心率和标准方程;
(2) 过
B1 作直线
l 交椭圆于
P,
Q 两点,使
PB2⊥QB2,求直线
l 的方程.
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item 设椭圆方程为
a2x2+b2y2=1,
a>b>0
焦点为
F1(−c,0),
F2(c,0),其中
c2=a2−b2. 则
A=(0,b),
B1=(−2c,0),
B2=(2c,0)
三角形
AB1B2 为等腰三角形,直角只能在顶点
A,所以
AB1⋅AB2=(−2c,−b)⋅(2c,−b)=b2−4c2=0
故
c2=4b2,从而
a2=b2+c2=5b2. 又
4=S△AB1B2=21∣B1B2∣⋅∣OA∣=21cb=21⋅2b2=b2
所以
b2=4,
c=4,
a2=20. 因而离心率为
e=ac=254=52
椭圆的标准方程为
20x2+4y2=1
\item 由上问,
B1=(−2,0),
B2=(2,0). 直线
l 不能为
x 轴,否则不满足垂直条件,故设
l:,
x=my−2
将其代入椭圆方程,得
20(my−2)2+4y2=1,
(m2+5)y2−4my−16=0
设交点
P(x1,y1),
Q(x2,y2),则
y1,
y2 是上式的两根,所以
y1+y2=m2+54m,
y1y2=−m2+516
由
xi=myi−2,有
B2P=(my1−4,y1),
B2Q=(my2−4,y2)
条件
PB2⊥QB2 等价于
0=B2P⋅B2Q=(m2+1)y1y2−4m(y1+y2)+16=m2+516(4−m2)
所以
m=±2. 于是直线
l 为
x−2y+2=0或x+2y+2=0
\end{enumerate}
\end{solution}