Question

12．已知橢圓$C：\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1（{a＞b＞0}）$的左右焦點(diǎn)分別為F₁，F(xiàn)₂，且經(jīng)過(guò)點(diǎn)$P（{0，\sqrt{5}}）$，離心率為$\frac{2}{3}$，A為直線x=4上的動(dòng)點(diǎn)．
（Ⅰ）求橢圓C的方程；
（Ⅱ）點(diǎn)B在橢圓C上，滿足OA⊥OB，求線段AB長(zhǎng)度的最小值．

Answer 1

分析 （Ⅰ）列出$\left\{\begin{array}{l}b=\sqrt{5}\\ e=\frac{c}{a}=\frac{2}{3}\\{a^2}={b^2}+{c^2}.\end{array}\right.$，然后求解橢圓方程．
（Ⅱ）點(diǎn)B在橢圓C上，設(shè)B（m，n），$n∈[{-\sqrt{5}，0}）∪（{0，\sqrt{5}}]$，A（4，y）．通過(guò)$\overrightarrow{OA}•\overrightarrow{OB}=0$，得到4m+ny=0．求出|AB|²的表達(dá)式，通過(guò)設(shè)t=n²，t∈（0，5]，利用函數(shù)的導(dǎo)數(shù)求解函數(shù)的最小值．

解答 解：（Ⅰ）由$\left\{\begin{array}{l}b=\sqrt{5}\\ e=\frac{c}{a}=\frac{2}{3}\\{a^2}={b^2}+{c^2}.\end{array}\right.$解得$\left\{\begin{array}{l}a=3\\ c=2.\end{array}\right.$，可得a=3，b=$\sqrt{5}$．
所以橢圓C的方程為$\frac{x^2}{9}+\frac{y^2}{5}=1$．
（Ⅱ）點(diǎn)B在橢圓C上，設(shè)B（m，n），$n∈[{-\sqrt{5}，0}）∪（{0，\sqrt{5}}]$，A（4，y）．
因?yàn)镺A⊥OB，所以$\overrightarrow{OA}•\overrightarrow{OB}=0$，即4m+ny=0．
因?yàn)辄c(diǎn)B在橢圓C上，所以$\frac{m^2}{9}+\frac{n^2}{5}=1$，
所以|AB|²=（m-4）²+（n-y）²=m²-8m+16+n²-2ny+y²=m²-8m+16+n²+8m+y²，
=m²+16+n²+y²
=${m^2}+16+{n^2}+{（{\frac{-4m}{n}}）^2}$
=$9（{1-\frac{n^2}{5}}）+16+{n^2}+\frac{{16×9（{1-\frac{n^2}{5}}）}}{n^2}$，
=$\frac{144}{n^2}-\frac{{4{n^2}}}{5}-\frac{19}{5}$
設(shè)t=n²，t∈（0，5]
設(shè)$g（t）=\frac{144}{t}-\frac{4t}{5}-\frac{19}{5}$．
因?yàn)?{g^'}（t）=\frac{-144}{t^2}-\frac{4}{5}＜0$，
所以g（t）在（0，5]上單調(diào)遞減．
所以當(dāng)t=5，即$n=±\sqrt{5}$時(shí)，${|{AB}|_{min}}=\sqrt{21}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查橢圓的簡(jiǎn)單性質(zhì)的應(yīng)用，橢圓方程的求法，直線與橢圓的位置關(guān)系的綜合應(yīng)用，函數(shù)的導(dǎo)數(shù)求解函數(shù)的最值，考查轉(zhuǎn)化思想以及計(jì)算能力．