已知椭圆
(a>b>0)的离心率为
,以原点为圆心,椭圆的短半轴为半径的圆与直线
相切.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设P(4,0),A,B是椭圆C上关于x轴对称的任意两个不同的点,连接PB交椭圆C于另一点E,证明直线AE与x轴相交于定点Q;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,过点Q的直线与椭圆C交于M,N两点,求
的取值范围.
已知椭圆
(a>b>0)的离心率为
,以原点为圆心,椭圆的短半轴为半径的圆与直线
相切.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设P(4,0),A,B是椭圆C上关于x轴对称的任意两个不同的点,连接PB交椭圆C于另一点E,证明直线AE与x轴相交于定点Q;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,过点Q的直线与椭圆C交于M,N两点,求
的取值范围.
解:(Ⅰ)由题意知
,
所以
.
即
.
又因为
,
所以a2=4,b2=3.
故椭圆C的方程为
.
(Ⅱ)由题意知直线PB的斜率存在,设直线PB的方程为y=k(x﹣4).
由
得(4k2+3)x2﹣32k2x+64k2﹣12=0.①
设点B(x1,y1),E(x2,y2),则A(x1,﹣y1).
直线AE的方程为
.
令y=0,得
.
将y1=k(x1﹣4),y2=k(x2﹣4)代入,
整理,得
.②
由①得
,
代入②
整理,得x=1.
所以直线AE与x轴相交于定点Q(1,0).
(Ⅲ)当过点Q直线MN的斜率存在时,设直线MN的方程为y=m(x﹣1),且M(xM,yM),N(xN,yN)在椭圆C上.
由
得(4m2+3)x2﹣8m2x+4m2﹣12=0.
易知△>0.
所以
,
,
.
则
=
.
因为m2≥0,所以
.
所以
.
当过点Q直线MN的斜率不存在时,其方程为x=1.
解得
,N(1,
)或M(1,
)、N(1,﹣
).
此时
.
所以
的取值范围是
.