已知椭圆E: =1(a>b>0)的离心率为,以E的四个顶点为顶点的四边形的面积为4.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)设A,B分别为椭圆E的左、右顶点,P是直线x=4上不同于点(4,0)的任意一点,若直线AP,BP分别与椭圆相交于异于A,B的点M、N,试探究,点B是否在以MN为直径的圆内?证明你的结论.
知识点:1.椭圆
【考点】椭圆的简单性质.
【分析】(Ⅰ)依题意得=, •2a•2b=4,又a2=b2+c2,由此解得a,b.即可得出.
(Ⅱ)点B在以MN为直径的圆内.分析如下:
方法1:由(Ⅰ)得A(﹣2,0),B(2,0).设M(x0,y0).又点M异于顶点A、B,可得﹣2<x0<2.由P、A、M三点共线可以得P.可得•>0,即可证明.
方法2:由(Ⅰ)得A(﹣2,0),B(2,0).设M(x1,y1),N(x2,y2),依题意,计算点B到圆心Q的距离与半径的差.|BQ|2﹣|MN|2=(x1﹣2)(x2﹣2)+y1y2,两直线AP与BP的交点P在直线x=4上,可得=,化简后可得|BQ|2﹣|MN|2<0,即可证明.
【解答】解:(Ⅰ)依题意得=, •2a•2b=4,又a2=b2+c2,由此解得a=2,b=.
所以椭圆E的方程为=1.
(Ⅱ)点B在以MN为直径的圆内.证明如下:
方法1:由(Ⅰ)得A(﹣2,0),B(2,0).设M(x0,y0).
∵M点在椭圆上,∴y02=(4﹣x02). ①
又点M异于顶点A、B,∴﹣2<x0<2.
由P、A、M三点共线可以得P.
从而=(x0﹣2,y0),=.
∴•=2x0﹣4+=(x02﹣4+3y02). ②
将①代入②,化简得•=(2﹣x0).
∵2﹣x0>0,∴•>0,于是∠MBP为锐角,从而∠MBN为钝角,
故点B在以MN为直径的圆内.
方法2:由(Ⅰ)得A(﹣2,0),B(2,0).设M(x1,y1),N(x2,y2),
则﹣2<x1<2,﹣2<x2<2,又MN的中点Q的坐标为,
依题意,计算点B到圆心Q的距离与半径的差
|BQ|2﹣|MN|2=+﹣ [(x1﹣x2)2+(y1﹣y2)2]
=(x1﹣2)(x2﹣2)+y1y2 ③
直线AP的方程为y=(x+2),直线BP的方程为y=(x﹣2),
而两直线AP与BP的交点P在直线x=4上,
∴=,即y2= ④
又点M在椭圆上,则=1,即y12=(4﹣x12) ⑤
于是将④、⑤代入③,化简后可得|BQ|2﹣|MN|2=(2﹣x1)(x2﹣2)<0.