7.設(shè)橢圓C:$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{^{2}}$=1(a>b>0)的左右焦點分別為F1,F(xiàn)2,過右焦點F2的直線l與C相交于P,Q兩點,若△F1PQ的周長為短軸長的2$\sqrt{2}$倍,拋物線y2=2$\sqrt{2}$x的焦點F滿足$\overrightarrow{{F}_{1}F}$=3$\overrightarrow{F{F}_{2}}$.
(I) 求橢圓C的方程;
(Ⅱ)若$\overrightarrow{P{F}_{2}}$=3$\overrightarrow{{F}_{2}Q}$,求直線l的方程;
(Ⅲ)若直線l的傾斜角α∈[$\frac{π}{6}$,$\frac{π}{2}$],求△F1PQ的內(nèi)切圓的半徑r的取值范圍.

分析 (I)△F1PQ的周長為短軸長的2$\sqrt{2}$倍,可得4a=2$\sqrt{2}$•2b.拋物線y2=2$\sqrt{2}$x的焦點F$(\frac{\sqrt{2}}{2},0)$,由$\overrightarrow{{F}_{1}F}$=3$\overrightarrow{F{F}_{2}}$,可得$\frac{\sqrt{2}}{2}-(-c)$=3$(c-\frac{\sqrt{2}}{2})$,解得c,又a2=b2+c2,聯(lián)立解得.
(II)設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),由$\overrightarrow{P{F}_{2}}$=3$\overrightarrow{{F}_{2}Q}$,可得-y1=3y2.設(shè)直線l的方程為:x=my+$\sqrt{2}$,與橢圓方程聯(lián)立化為:(m2+2)y2+2$\sqrt{2}$my-2=0,△>0,利用根與系數(shù)的關(guān)系及其-y1=3y2聯(lián)立可得:$\frac{3(\sqrt{2}m)^{2}}{({m}^{2}+2)^{2}}$=$\frac{2}{{m}^{2}+2}$,解得m.
(III)由直線l的方程為:x=my+$\sqrt{2}$,$α=\frac{π}{2}$時,m=0.當(dāng)α∈$[\frac{π}{6},\frac{π}{2})$時,$\frac{1}{m}$=tanα,綜上可得:$0≤m≤\sqrt{3}$.△F1PQ的面積S=$\frac{1}{2}$(|PF1|+|PQ|+|QF1|)r=$\frac{1}{2}|{F}_{1}{F}_{2}|$|y1-y2|,及其|y1-y2|=$\sqrt{({y}_{1}+{y}_{2})^{2}-4{y}_{1}{y}_{2}}$,即可得出.

解答 解:(I)△F1PQ的周長為短軸長的2$\sqrt{2}$倍,∴4a=2$\sqrt{2}$•2b,即a=$\sqrt{2}$b.
拋物線y2=2$\sqrt{2}$x的焦點F$(\frac{\sqrt{2}}{2},0)$,由$\overrightarrow{{F}_{1}F}$=3$\overrightarrow{F{F}_{2}}$,可得$\frac{\sqrt{2}}{2}-(-c)$=3$(c-\frac{\sqrt{2}}{2})$,解得c=$\sqrt{2}$,
又a2=b2+c2,聯(lián)立解得b2=2,a=2.∴橢圓C的方程為$\frac{{x}^{2}}{4}+\frac{{y}^{2}}{2}$=1.
(II)設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),∵$\overrightarrow{P{F}_{2}}$=3$\overrightarrow{{F}_{2}Q}$,∴-y1=3y2
設(shè)直線l的方程為:x=my+$\sqrt{2}$,聯(lián)立$\left\{\begin{array}{l}{{x}^{2}+2{y}^{2}=4}\\{x=my+\sqrt{2}}\end{array}\right.$,
化為:(m2+2)y2+2$\sqrt{2}$my-2=0,△>0,∴y1+y2=-$\frac{2\sqrt{2}m}{{m}^{2}+2}$,y1•y2=$\frac{-2}{{m}^{2}+2}$.
與-y1=3y2聯(lián)立可得:$\frac{3(\sqrt{2}m)^{2}}{({m}^{2}+2)^{2}}$=$\frac{2}{{m}^{2}+2}$,解得m=±1.
∴直線l的方程為:x=±y+$\sqrt{2}$.
(III)由直線l的方程為:x=my+$\sqrt{2}$,$α=\frac{π}{2}$時,m=0,
∴x=$\sqrt{2}$.當(dāng)α∈$[\frac{π}{6},\frac{π}{2})$時,$\frac{1}{m}$=tanα,$0<m≤\sqrt{3}$.
綜上可得:$0≤m≤\sqrt{3}$.
△F1PQ的面積S=$\frac{1}{2}$(|PF1|+|PQ|+|QF1|)r=$\frac{1}{2}|{F}_{1}{F}_{2}|$|y1-y2|,
可得2ar=c|y1-y2|,4r=$\sqrt{2}$|y1-y2|,
∴r=$\frac{\sqrt{2}}{4}$|y1-y2|=$\frac{\sqrt{2}}{4}$$\sqrt{({y}_{1}+{y}_{2})^{2}-4{y}_{1}{y}_{2}}$=$\frac{\sqrt{2}\sqrt{{m}^{2}+1}}{{m}^{2}+2}$,
令t=$\sqrt{{m}^{2}+1}$,∴t∈[1,2].
因此r=$\frac{\sqrt{2}t}{{t}^{2}+1}$=$\frac{\sqrt{2}}{t+\frac{1}{t}}$,∵函數(shù)f(t)=t+$\frac{1}{t}$在[1,2]上為增函數(shù),
∴t=2時,f(t)的最大值為$\frac{5}{2}$,∴r的最小值為:$\frac{2\sqrt{2}}{5}$.
t=1時,f(t)的最小值為2,∴r的最大值為:$\frac{\sqrt{2}}{2}$.
∴△F1PQ的內(nèi)切圓的半徑r的取值范圍是$[\frac{2\sqrt{2}}{5},\frac{\sqrt{2}}{2}]$.

點評 本題考查了橢圓與拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程及其性質(zhì)、直線與橢圓相交弦長問題、一元二次方程的根與系數(shù)的關(guān)系、三角形內(nèi)切圓的性質(zhì)、三角形面積計算公式、函數(shù)的單調(diào)性,考查了推理能力與計算能力,屬于難題.

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