题目
已知A(0,3)和P(3,(3)/(2))为椭圆C:((x)^2)/((a)^2)+((y)^2)/((b)^2)=1(a>b>0)上两点.(1)求C的离心率;(2)若过P的直线l交C于另一点B,且△ABP的面积为9,求l的方程.
已知A(0,3)和P(3,$\frac{3}{2}$)为椭圆C:$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1(a>b>0)上两点.
(1)求C的离心率;
(2)若过P的直线l交C于另一点B,且△ABP的面积为9,求l的方程.
(1)求C的离心率;
(2)若过P的直线l交C于另一点B,且△ABP的面积为9,求l的方程.
题目解答
答案
解:(1)依题意,$\left\{\begin{array}{l}{\frac{9}{{b}^{2}}=1}\\{\frac{9}{{a}^{2}}+\frac{\frac{9}{4}}{{b}^{2}}=1}\end{array}\right.$,解得$\left\{\begin{array}{l}{{a}^{2}=12}\\{{b}^{2}=9}\end{array}\right.$,
则离心率$e=\sqrt{1-\frac{{b}^{2}}{{a}^{2}}}=\sqrt{1-\frac{9}{12}}=\frac{1}{2}$;
(2)由(1)可知,椭圆C的方程为$\frac{{x}^{2}}{12}+\frac{{y}^{2}}{9}=1$,
当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=3,易知此时$B(3,-\frac{3}{2})$,
点A到直线PB的距离为3,则${S}_{△ABP}=\frac{1}{2}×3×3=\frac{9}{2}$,与已知矛盾;
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为$y-\frac{3}{2}=k(x-3)$,即$y=k(x-3)+\frac{3}{2}$,
设P(x1,y1),B(x2,y2),
联立$\left\{\begin{array}{l}{y=k(x-3)+\frac{3}{2}}\\{\frac{{x}^{2}}{12}+\frac{{y}^{2}}{9}=1}\end{array}\right.$,消去y整理可得,(4k2+3)x2-(24k2-12k)x+36k2-36k-27=0,
则${x}_{1}+{x}_{2}=\frac{24{k}^{2}-12k}{4{k}^{2}+3},{x}_{1}{x}_{2}=\frac{36{k}^{2}-36k-27}{4{k}^{2}+3}$,
由弦长公式可得,$|PB|=\sqrt{1+{k}^{2}}•\sqrt{({x}_{1}+{x}_{2})^{2}-4{x}_{1}{x}_{2}}$=$\sqrt{1+{k}^{2}}•\sqrt{(\frac{24{k}^{2}-12k}{4{k}^{2}+3})^{2}-4×\frac{36{k}^{2}-36k-27}{4{k}^{2}+3}}$=$\frac{4\sqrt{3}•\sqrt{1+{k}^{2}}•\sqrt{3{k}^{2}+9k+\frac{27}{4}}}{4{k}^{2}+3}$,
点A到直线l的距离为$d=\frac{|3k+\frac{3}{2}|}{\sqrt{1+{k}^{2}}}$,
则$\frac{1}{2}×\frac{4\sqrt{3}•\sqrt{1+{k}^{2}}•\sqrt{3{k}^{2}+9k+\frac{27}{4}}}{4{k}^{2}+3}×\frac{|3k+\frac{3}{2}|}{\sqrt{1+{k}^{2}}}=9$,
解得$k=\frac{1}{2}$或$k=\frac{3}{2}$,
则直线l的方程为$y=\frac{1}{2}x$或$y=\frac{3}{2}x-3$.
则离心率$e=\sqrt{1-\frac{{b}^{2}}{{a}^{2}}}=\sqrt{1-\frac{9}{12}}=\frac{1}{2}$;
(2)由(1)可知,椭圆C的方程为$\frac{{x}^{2}}{12}+\frac{{y}^{2}}{9}=1$,
当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=3,易知此时$B(3,-\frac{3}{2})$,
点A到直线PB的距离为3,则${S}_{△ABP}=\frac{1}{2}×3×3=\frac{9}{2}$,与已知矛盾;
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为$y-\frac{3}{2}=k(x-3)$,即$y=k(x-3)+\frac{3}{2}$,
设P(x1,y1),B(x2,y2),
联立$\left\{\begin{array}{l}{y=k(x-3)+\frac{3}{2}}\\{\frac{{x}^{2}}{12}+\frac{{y}^{2}}{9}=1}\end{array}\right.$,消去y整理可得,(4k2+3)x2-(24k2-12k)x+36k2-36k-27=0,
则${x}_{1}+{x}_{2}=\frac{24{k}^{2}-12k}{4{k}^{2}+3},{x}_{1}{x}_{2}=\frac{36{k}^{2}-36k-27}{4{k}^{2}+3}$,
由弦长公式可得,$|PB|=\sqrt{1+{k}^{2}}•\sqrt{({x}_{1}+{x}_{2})^{2}-4{x}_{1}{x}_{2}}$=$\sqrt{1+{k}^{2}}•\sqrt{(\frac{24{k}^{2}-12k}{4{k}^{2}+3})^{2}-4×\frac{36{k}^{2}-36k-27}{4{k}^{2}+3}}$=$\frac{4\sqrt{3}•\sqrt{1+{k}^{2}}•\sqrt{3{k}^{2}+9k+\frac{27}{4}}}{4{k}^{2}+3}$,
点A到直线l的距离为$d=\frac{|3k+\frac{3}{2}|}{\sqrt{1+{k}^{2}}}$,
则$\frac{1}{2}×\frac{4\sqrt{3}•\sqrt{1+{k}^{2}}•\sqrt{3{k}^{2}+9k+\frac{27}{4}}}{4{k}^{2}+3}×\frac{|3k+\frac{3}{2}|}{\sqrt{1+{k}^{2}}}=9$,
解得$k=\frac{1}{2}$或$k=\frac{3}{2}$,
则直线l的方程为$y=\frac{1}{2}x$或$y=\frac{3}{2}x-3$.
解析
步骤 1:确定椭圆的参数
根据题目中给出的点A(0,3)和P(3,$\frac{3}{2}$)在椭圆C上,可以列出方程组求解椭圆的参数a和b。
步骤 2:计算离心率
利用椭圆的参数a和b,计算离心率e。
步骤 3:求解直线l的方程
根据△ABP的面积为9,利用点到直线的距离公式和弦长公式,求解直线l的方程。
根据题目中给出的点A(0,3)和P(3,$\frac{3}{2}$)在椭圆C上,可以列出方程组求解椭圆的参数a和b。
步骤 2:计算离心率
利用椭圆的参数a和b,计算离心率e。
步骤 3:求解直线l的方程
根据△ABP的面积为9,利用点到直线的距离公式和弦长公式,求解直线l的方程。