我们把由半椭圆
(x≥0)与半椭圆
(x≤0)合成的曲线称作“果圆”,其中a2=b2+c2,a>0,b>c>0.如图,设点F0,F1,F2是相应椭圆的焦点,A1,A2和B1,B2是“果圆”与x,y轴的交点,M是线段A1A2的中点.(1)若△F0F1F2是边长为1的等边三角形,求该“果圆”的方程;
(2)设P是“果圆”的半椭圆
(x≤0)上任意一点.求证:当|PM|取得最小值时,P在点B1,B2或A1处;(3)若P是“果圆”上任意一点,求|PM|取得最小值时点P的横坐标.在线课程解:(1)∵
,∴
,于是
,所求“果圆”方程为
,
.(2)设P(x,y),则
=
,∵
,∴|PM|2的最小值只能在x=0或x=-c处取到.
即当|PM|取得最小值时,P在点B1,B2或A1处.
(3)∵?|A1M|=|MA2|,且B1和B2同时位于“果圆”的半椭圆
和半椭圆
上,所以,由(2)知,只需研究P位于“果圆”的半椭圆
上的情形即可.
=
.当
,即a≤2c时,|PM|2的最小值在
时取到,此时P的横坐标是
.当
,即a>2c时,由于|PM|2在x<a时是递减的,|PM|2的最小值在x=a时取到,此时P的横坐标是a.
综上所述,若a≤2c,当|PM|取得最小值时,点P的横坐标是
;若a>2c,当|PM|取得最小值时,点P的横坐标是a或-c.
分析:(1)根据焦点F0,F1,F2的坐标,分别求得|F0F2|和|F1F2|进而求得c2,则a可求得,进而求得果园的方程.
(2)设P(x,y),则|PM|可求,根据
求得∴|PM|2的最小值只能在x=0或x=-c处取到.即|PM|取得最小值时,P在点B1,B2或A1处.原式得证.(3)根据题意可知研究P位于“果圆”的半椭圆
上的情形即可.先表示出|PM|进而根据x的范围确定a和c不等式关系,看a≤2c时,|PM|2的最小值在
时取到,根据|PM|2在x<a时是递减的进而可知|PM|2的最小值在x=a时取到,进而分别求得P的坐标.点评:本题主要考查了椭圆的应用.考查了学生综合分析问题和基本的运算能力.