Question

13．已知橢圓E：$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{^{2}}$（a＞b＞0）的一個頂點為A（0，-1），離心率e=$\frac{\sqrt{6}}{3}$．
（1）求橢圓E的標準方程；
（2）設運動直線l：y=kx+$\frac{3}{2}$（k≠0）與橢圓E相交于M、N兩點，線段MN的中點為P，若AP⊥MN，求k的值．

Answer 1

分析 （1）由已知得b=1，e=$\frac{c}{a}=\frac{\sqrt{6}}{3}$，由此能求出橢圓E的方程．
（2）由$\left\{\begin{array}{l}{\frac{{x}^{2}}{3}+{y}^{2}=1}\\{y=kx+\frac{3}{2}}\end{array}\right.$，得$（1+3{k}^{2}）{x}^{2}+9kx+\frac{15}{4}$=0，由此利用根的判別式、韋達定理、中點坐標公式、直線垂直的性質，結合已知條件能求出k．

解答 解：（1）∵橢圓E：$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{^{2}}$（a＞b＞0）的一個頂點為A（0，-1），離心率e=$\frac{\sqrt{6}}{3}$，
∴b=1，e=$\frac{c}{a}=\frac{\sqrt{6}}{3}$，
∵a²=b²+c²，∴c²=2，a²=3，
∴橢圓E的橢圓方程為$\frac{{x}^{2}}{3}+{y}^{2}=1$．
（2）設M（x₁，y₁），N（x₂，y₂），則P（$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}$，$\frac{{y}_{1}+{y}_{2}}{2}$），
由$\left\{\begin{array}{l}{\frac{{x}^{2}}{3}+{y}^{2}=1}\\{y=kx+\frac{3}{2}}\end{array}\right.$，得$（1+3{k}^{2}）{x}^{2}+9kx+\frac{15}{4}$=0，
則△=81k²-15（1+3k²）=36k²-15＞0，即${k}^{2}＞\frac{15}{2}$，①
${x}_{1}+{x}_{2}=-\frac{9k}{1+3{k}^{2}}$，②
∵AP⊥MN，∴k_MN•k_AP=-1，
即k=$\frac{\frac{{y}_{1}+{y}_{2}}{2}+1}{\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}}$=-1，∴k（y₁+y₂+2）+（x₁+x₂）=0，
又∵${y}_{1}+{y}_{2}=k{x}_{1}+\frac{3}{2}+k{x}_{2}+\frac{3}{2}$=k（x₁+x₂）+3，
∴k[k（x₁+x₂）+5]+（x₁+x₂）=0，即（k²+1）（x₁+x₂）+5k=0，③
②代入③，得-（k²+1）•$\frac{9k}{1+3{k}^{2}}$+5k=0，整理，得${k}^{2}=\frac{2}{3}$＞$\frac{5}{12}$，滿足①，
解得k=±$\frac{\sqrt{6}}{3}$．

點評 本題主要考查直線與圓錐曲線等基礎知識，考查運算求解能力、推理論證能力，考查數(shù)形結合、化歸思想．