点M在椭圆(a>b>0)上,以M为圆心的圆与x轴相切于椭圆的右焦点F.(I)若圆M与y轴相交于A、B两点,且△ABM是边长为2的正三角形,求椭圆的方程;(II)已知点

发布时间:2020-07-31 17:50:09

点M在椭圆(a>b>0)上,以M为圆心的圆与x轴相切于椭圆的右焦点F.
(I)若圆M与y轴相交于A、B两点,且△ABM是边长为2的正三角形,求椭圆的方程;
(II)已知点F(1,0),设过点F的直线l交椭圆于C、D两点,若直线l绕点F任意转动时,恒有|OC|2+|OD|2<|CD|2成立,求实数a的取值范围.

网友回答

解:(I)∵△ABM是边长为2的正三角形,∴圆的半径r=2,
∴M到y轴的距离
又圆M与x轴相切,∴当x=c时,得,∴
∴∵a2-b2=c2,
∴a2-3=2a,解得a=3或a=-1(舍去),则b2=2a=6.
故所求椭圆方程为
(II)①当直线l垂直于x轴时,把x=1代入,得.
∵恒有|OC|2+|OD|2<|CD|2,∴
解得或(舍去),即
②当l不垂直x轴时,设C(x1,y1),D(x2,y2),
直线AB的方程为
得(b2+a2k2)x2-2a2k2x+a2k2-a2b2=0,

∵恒有|OC|2+|OD|2<|CD|2,∴x12+y12+x22+y22<(x2-x1)2+(y2-y1)2,|OC|2+|OD|2<|CD|2恒成立,得x1x2+y1y2=x1x2+k2(x1-1)=(1+k2)x1x2-k2(x1+x2)+k2=,
由题意得,(a2-a2b2+b2)k2-a2b2<0对k∈R恒成立.
当a2-a2b2+b2>0对k∈R不是恒成立的.
当,恒成立.
当a2-a2b2+b2<0时恒成立,∴a2<a2b-b2,即a2<(a2-1)b2=b4,
∵a>0,b>0,
∴a<b2,即a<a2-1,
∴a2-a-1>0,解得或,即
综上,a的取值范围是

解析分析:(I)根据正三角形的性质可求得圆的半径,及M到y轴的距离,进而根据圆M与x轴相切求得,求得a和b的关系式,进而根据c=求得a和b,则椭圆的方程可得.(II)先看当直线与x轴垂直时,把x=1代入椭圆方程求得yA的表达式,进而根据|OC|2+|OD|2<|CD|2恒成立求得a的范围;再看l不垂直于x轴时,设C(x1,y1),D(x2,y2)及直线方程,把直线方程代入椭圆方程消去y,根据韦达定理求得x1+x2和x1x2的表达式,根据|OC|2+|OD|2<|CD|2恒成立,看当当a2-a2b2+b2>0对k∈R不是恒成立的.当,恒成立.当a2-a2b2+b2<0时恒成立,进而推断出a2<(a2-1)b2=b4,求得a的范围.最后综合可得
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