Question

如圖，點(diǎn)A為圓形紙片內(nèi)不同于圓心C的定點(diǎn)，動(dòng)點(diǎn)M在圓周上，將紙片折起，使點(diǎn)M與點(diǎn)A重合，設(shè)折痕m交線段CM于點(diǎn)N．現(xiàn)將圓形紙片放在平面直角坐標(biāo)系xoy中，設(shè)圓C：（x+1）²+y²=4a²（a＞1），A（1，0），記點(diǎn)N的軌跡為曲線E．
（1）證明曲線E是橢圓，并寫出當(dāng)a=2時(shí)該橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程；
（2）設(shè)直線l過(guò)點(diǎn)C和橢圓E的上頂點(diǎn)B，點(diǎn)A關(guān)于直線l的對(duì)稱點(diǎn)為點(diǎn)Q，若橢圓E的離心率e∈[

1

2

，

3

2

]，求點(diǎn)Q的縱坐標(biāo)的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）依題意知NA=NM，N的軌跡是以C、A為焦點(diǎn)，長(zhǎng)軸長(zhǎng)為2a，焦距為2的橢圓．由題高級(jí)條件能求出其橢圓方程．
（2）設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為

x2

4

+

y2

3

=1，直線l的方程為

x

-1

+

y

b

=1，設(shè)Q（x，y），由點(diǎn)Q與點(diǎn)A（1，0）關(guān)于直線l對(duì)稱，知

y x-1 •b=-1 b• x+1 2 - y 2 +b=0

，消去x，得y=

4b

b2+1

．再由e∈[

1

2

，

3

2

]可推導(dǎo)出點(diǎn)Q的縱坐標(biāo)的取值范圍．

解答：解：（1）依題意：直線m為線段AM的垂直平分線，∴NA=NM，
∴NC+NA=NC+NM=2a＞2，
∴N的軌跡是以C、A為焦點(diǎn)，長(zhǎng)軸長(zhǎng)為2a，焦距為2的橢圓．
當(dāng)a=2時(shí)，長(zhǎng)軸長(zhǎng)為2a=4，焦距為2c=2，∴b²=3．
∴橢圓方程為

x2

4

+

y2

3

=1．
（2）設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為

x2

4

+

y2

3

=1，由（1）知：b²=a²-1，
又C（-1，0），B（0，b），
∴直線l的方程為

x

-1

+

y

b

=1，即bx-y+b=0．
設(shè)Q（x，y），∵點(diǎn)Q與點(diǎn)A（1，0）關(guān)于直線l對(duì)稱，
∴

y x-1 •b=-1 b• x+1 2 - y 2 +b=0

，消去x，得y=

4b

b2+1

．
∵e∈[

1

2

，

3

2

]，∴

1

4

≤

1

a2

≤

3

4

，
∴

4

3

≤a2≤4，∴

4

3

≤b2+1≤4，∴

3

3

≤b≤

3

．
∴y=

4b

b2+1

=

4

b+ 1 b

≤

4

2

=2，當(dāng)且僅當(dāng)b=1時(shí)取等號(hào)，
又當(dāng)b=

3

時(shí)，y=

3

，當(dāng)b=

3

3

時(shí)，y=

3

，
∴點(diǎn)Q的縱坐標(biāo)的取值范圍是[

3

，2]．

點(diǎn)評(píng)：本題考查圓錐曲線的性質(zhì)和應(yīng)用，難度較大，解題時(shí)要認(rèn)真審題，仔細(xì)解答．