Question

已知橢圓E：

x2

a2

+

y2

b2

=1(a＞b＞0)的左、右焦點(diǎn)分別為F₁，F(xiàn)₂，點(diǎn)P是x軸上方橢圓E上的一點(diǎn)，且PF₁⊥F₁F₂，|PF1|=

3

2

，|PF2|=

5

2

．
（Ⅰ） 求橢圓E的方程和P點(diǎn)的坐標(biāo)；
（Ⅱ）判斷以PF₂為直徑的圓與以橢圓E的長軸為直徑的圓的位置關(guān)系；
（Ⅲ）若點(diǎn)G是橢圓C：

x2

m2

+

y2

n2

=1(m＞n＞0)上的任意一點(diǎn)，F(xiàn)是橢圓C的一個焦點(diǎn)，探究以GF為直徑的圓與以橢圓C的長軸為直徑的圓的位置關(guān)系．

Answer 1

分析：（Ⅰ）由P在橢圓E上，知a=2．由PF₁⊥F₁F₂，知|F1F2|2=|PF2|2-|PF1|2=(

5

2

)2-(

3

2

)2=4．由此能求出橢圓E的方程和P點(diǎn)的坐標(biāo)．
（Ⅱ）線段PF₂的中點(diǎn)M(0，

3

4

)，以M(0，

3

4

)為圓心PF₂為直徑的圓M的方程為x2+(y-

3

4

)2=

25

16

．以橢圓E的長軸為直徑的圓的方程為：x²+y²=4，由此可知兩圓相內(nèi)切．
（Ⅲ）以GF為直徑的圓與以橢圓C的長軸為直徑的圓相內(nèi)切．設(shè)F'是橢圓C的另一個焦點(diǎn)，其長軸長為2m（m＞0），點(diǎn)G是橢圓C上的任意一點(diǎn)，F(xiàn)是橢圓C的一個焦點(diǎn)，有|GF|+|GF'|=2m，由此能夠?qū)С鰞蓤A內(nèi)切．

解答：解：（Ⅰ）∵P在橢圓E上∴2a=|PF₁|+|PF₂|=4，a=2，…．（1分）
∵PF₁⊥F₁F₂，∴|F1F2|2=|PF2|2-|PF1|2=(

5

2

)2-(

3

2

)2=4，…．（2分）
2c=2，c=1，∴b²=3．
所以橢圓E的方程是：

x2

4

+

y2

3

=1…．（4分）
∵F₁（-1，0），F(xiàn)₂（1，0），∵PF₁⊥F₁F₂∴P(-1，

3

2

)…．（5分）
（Ⅱ）線段PF₂的中點(diǎn)M(0，

3

4

)
∴以M(0，

3

4

)為圓心PF₂為直徑的圓M的方程為x2+(y-

3

4

)2=

25

16

圓M的半徑r=

5

4

…．（8分）
以橢圓E的長軸為直徑的圓的方程為：x²+y²=4，圓心為O（0，0），半徑為R=2
圓M與圓O的圓心距為|OM|=

3

4

=2-

5

4

=R-r所以兩圓相內(nèi)切  …（10分）
（Ⅲ）以GF為直徑的圓與以橢圓C的長軸為直徑的圓相內(nèi)切           …（11分）
設(shè)F'是橢圓C的另一個焦點(diǎn)，其長軸長為2m（m＞0），
∵點(diǎn)G是橢圓C上的任意一點(diǎn)，F(xiàn)是橢圓C的一個焦點(diǎn)，
則有|GF|+|GF'|=2m，則以GF為直徑的圓的圓心是M，圓M的半徑為r=

1

2

|GF|，
以橢圓C的長軸為直徑的圓O的半徑R=m，
兩圓圓心O、M分別是FF'和FG的中點(diǎn)，
∴兩圓心間的距離|OM|=

1

2

|GF′|=m-

1

2

|GF|=R-r，所以兩圓內(nèi)切．…．（14分）

點(diǎn)評：本題考查橢圓E的方程和P點(diǎn)的坐標(biāo)的求法，判斷兩圓的位置關(guān)系，探究以GF為直徑的圓與以橢圓C的長軸為直徑的圓的位置關(guān)系．解題時要認(rèn)真審題材，注意挖掘題設(shè)中的隱含條件．