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已知可行域的外接圆C1与x轴交于点A1、A2,椭圆C2以线段A1A2为长轴,离心率
(1)求圆C1及椭圆C2的方程
(2)设椭圆C2的右焦点为F,点P为圆C1上异于A1、A2的动点,过原点O作直线PF的垂线交直线x=2于点Q,判断直线PQ与圆C1的位置关系,并给出证明.
【答案】分析:(1)由题意可知,可行域是以为顶点的三角形.因为,所以△A1A2M为直角三角形,外接圆C1的方程为x2+y2=2.设椭圆的方程为,由,能求出椭圆C2的方程.
(2)设,当x=1时,OP⊥PQ,直线PQ与圆C1相切.当.当x=0时,OP⊥PQ.当,OP⊥PQ.综上,当时,故直线PQ始终与圆C1相切.
解答:解:(1)由题意可知,可行域是以为顶点的三角形(1分)
因为
∴△A1A2M为直角三角形
∴外接圆C1是以原点O为圆心,线段|A1A2|=为直径的圆
故其方程为x2+y2=2(3分)
设椭圆的方程为
∴c=1,可得b=1
故椭圆C2的方程为(5分)
(2)直线PQ始终与圆C1相切(6分)

当x=1时,P(1,1)或P(1,-1),此时Q(2,0)
kOP•kPQ=-1∴OP⊥PQ
kOP•kPQ=-1∴OP⊥PQ
即当x=1时,OP⊥PQ,直线PQ与圆C1相切(8分)

所以直线OQ的方程为,因此点Q的坐标为(2,(9分)
(10分)
∴当x=0时,kPQ=0,OP⊥PQ
∴当
∴kOP•kPQ=-1OP⊥PQ
综上,当时,OP⊥PQ,故直线PQ始终与圆C1相切(12分)
点评:本题主要考查直线与圆锥曲线的综合应用能力,具体涉及到轨迹方程的求法及直线与椭圆的相关知识,解题时要注意合理地进行等价转化.
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