解题思路:(I)设点P的坐标(x,y),再构造函数f(x)=|PF1|2,代入两点间的距离公式并进行化简,利用二次函数的性质和x的范围,求出函数的最值以及对应的x的取值,即得到证明;
(Ⅱ)由已知与(Ⅰ)得:a+c=3,a-c=1,解得a=2,c=1,再由b2=a2-c2求出b,进而求出椭圆的标准方程;
(Ⅲ)假设存在满足条件的直线,再设A(x1,y1),B(x2,y2),联立直线方程和椭圆方程进行整理,化简出一个二次方程,再由题意和韦达定理列出方程组,根据题意得
k
A
A
2
•
k
B
A
2
=−1
,代入后得列出关于m的方程,进行化简、求解,注意对应题意进行验证.
(Ⅰ)设p(x,y),则
x2
a2+
y2
b2=1,且F1(-c,0),
设f(x)=|PF1|2,则f(x)=(x+c)2+y2=
c2
a2x2+2cx+c2+b2,
∴对称轴方程x=−
a2
c,由题意知,−
a2
c≤−a恒成立,
∴f(x)在区间[-a,a]上单调递增,
∴当x取-a、a时,函数分别取到最小值与最大值,
∴当且仅当椭圆C上的点P在椭圆的左、右顶点时|PF1|取得最小值与最大值;
(Ⅱ)由已知与(Ⅰ)得:a+c=3,a-c=1,解得a=2,c=1,∴b2=a2-c2=3,
∴椭圆的标准方程为
x2
4+
y2
3=1.
(Ⅲ)假设存在满足条件的直线l,设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立
y=kx+m
x2
4+
y2
3=1.得,(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,则
△=64m2k2−16(3+4k2)(m2−3)=3+4k2−m2>0
x1+x2=−
8mk
3+4k2
x1•x2=
4(m2−3)
3+4k2
又∵y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+mk(x1+x2)+m2=
3(m2−4k2)
3+4k2,
∵椭圆的右顶点为A2(2,0),AA2⊥BA2,∴kAA2•kBA2=-1,
即
y1
x1−2•
y2
x2−2=−1,∴y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0,
∴
3(m2−4k2)
3+4k2+
4(m2−3)
3+4k2+
16mk
3+4k2+4=0,
化简得,7m2+16mk+4k2=0,
解得,m1=-2k,m2=−
2k
7,且均满足3+4k2-m2>0,
当m1=-2k时,l的方程为y=k(x-2),直线过定点(2,0),与已知矛盾;
当m2=−
2k
7时,l的方程为y=k(x−
2
7),直线过定点(
2
7,0).
所以,直线l过定点,定点坐标为(
2
7,0).
点评:
本题考点: 直线与圆锥曲线的综合问题;椭圆的标准方程;椭圆的简单性质.
考点点评: 本题考查椭圆的方程和椭圆简单的几何性质,以及直线与椭圆的位置关系,同时也考查了利用构造函数的方法处理最值问题,主要利用代数方法研究圆锥曲线的性质和数形结合的数学思想,考查解决问题的能力和运算能力,最后对应题意进行验证这是易错的地方.