21.     如图,椭圆Q:=1(a>b>0)的右焦点为F(c,0),过点F的一动直

21.

    如图,椭圆Q:

=1(a>b>0)的右焦点为F(c,0),过点F的一动直线m绕点F转动,并且交椭圆于A、B两点,P为线段AB的中点.

    (1)求点P的轨迹H的方程;

    (2)若在Q的方程中,令a2=1+cosθ+sinθ,b2=sinθ(0<θ≤Equation.3

).

    设轨迹H的最高点和最低点分别为M和N.当θ为何值时,△MNF为—个正三角形?

答案

如图,

(1)设椭圆Q:

=1上的点A(x1,y1)、B(x2,y2),又设P点坐标为P(x,y),则

由①-②得

b2(x1-x2)2x+a2(y1-y2)2y=0.

1°当AB不垂直x轴时,x1≠x2

得到

化简得:

b2x2+a2y2-b2cx=0……(*)

2°当AB垂直于x轴时,点P即为点F,满足方程(*)

所以点P的轨迹H的方程为:b2x2+a2y2-b2cx=0

(2)因为轨迹H的方程可化为:

∴M(

),N(),F(c,0),使△MNF为一个正三角形时,

 

,即a2=3b2.

由于a2=1+cosθ+sinθ,b2=sinθ(0<θ≤),

则1+cosθ+sinθ=3sinθ,得θ=2arctan

(或表示为θ=arctan).

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