Question

（1）設(shè)橢圓：與雙曲線：有相同的焦點(diǎn)，是橢圓與雙曲線的公共點(diǎn)，且的周長(zhǎng)為，求橢圓的方程；
我們把具有公共焦點(diǎn)、公共對(duì)稱軸的兩段圓錐曲線弧合成的封閉曲線稱為“盾圓”.
（2）如圖，已知“盾圓”的方程為.設(shè)“盾圓”上的任意一點(diǎn)到的距離為，到直線的距離為，求證：為定值；
 
（3）由拋物線弧：（）與第（1）小題橢圓弧：（）所合成的封閉曲線為“盾圓”.設(shè)過(guò)點(diǎn)的直線與“盾圓”交于兩點(diǎn)，，且（），試用表示；并求的取值范圍.

Answer 1

（1） 
（2）利用；
（3）的取值范圍是.

試題分析：（1）由的周長(zhǎng)為得，
橢圓與雙曲線：有相同的焦點(diǎn)，所以，
即，，橢圓的方程； 4分
（2）證明：設(shè)“盾圓”上的任意一點(diǎn)的坐標(biāo)為，. 5分
當(dāng)時(shí)，，，
即； 7分
當(dāng)時(shí)，，，
即； 9分
所以為定值； 10分
（3）顯然“盾圓”由兩部分合成，所以按在拋物線弧或橢圓弧上加以分類，由“盾圓”的對(duì)稱性，不妨設(shè)在軸上方（或軸上）：
當(dāng)時(shí)，，此時(shí)，； 11分
當(dāng)時(shí)，在橢圓弧上，
由題設(shè)知代入得，
，
整理得，
解得或（舍去）. …12分
當(dāng)時(shí)在拋物線弧上，
由方程或定義均可得到，于是，
綜上，（）或（）；
相應(yīng)地，， 14分
當(dāng)時(shí)在拋物線弧上，在橢圓弧上，
； 15分
當(dāng)時(shí)在橢圓弧上，在拋物線弧上，
； 16分
當(dāng)時(shí)、在橢圓弧上，
； 17分
綜上的取值范圍是. 18分
點(diǎn)評(píng)：難題，曲線關(guān)系問題，往往通過(guò)聯(lián)立方程組，得到一元二次方程，運(yùn)用韋達(dá)定理。本題求橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程時(shí)，主要運(yùn)用了橢圓的定義及橢圓、雙曲線的幾何性質(zhì)。（2）通過(guò)研究圓與圓的位置關(guān)系，證明了“定值”。（3）通過(guò)將點(diǎn)的坐標(biāo)代入橢圓方程確定得到，利用三角函數(shù)性質(zhì)，進(jìn)一步確定得到步驟的范圍。