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【題目】四邊形為某橢圓的內接矩形的充要條件是:它的四個頂點是橢圓的同心圓與它的四個交點.

【答案】見解析

【解析】

充分性:設、、、為橢圓與它的某個同心圓的交點,為橢圓的長軸. 因為過圓心,所以,是圓的對稱軸. 于是,整個圖形關于對稱成軸對稱. 故四邊形的一組對邊與垂直. 同理可證,四邊形的另一組對邊與橢圓的短軸垂直. 因此,四邊形是矩形.

必要性:設四邊形是橢圓的內接矩形. 先證明四邊形的邊與橢圓的對稱軸平行.

實際上,作矩形的對稱軸交橢圓于點、. 將橢圓沿翻轉得到橢圓,則有6個不同的交點、、、、. 所以,重合,即是橢圓的對稱軸. 因為矩形的一組對邊與平行,所以,四邊形的一組對邊與橢圓的對稱軸平行. 不妨設與橢圓的長軸平行. 由于橢圓關于其短軸對稱,所以,. 由充分性的證明可知,以為半徑的橢圓的同心圓與橢圓交成一個矩形,此矩形以為一條邊. 但過點且與垂直的直線是唯一的,從而,以為一邊的橢圓的內接矩形也是唯一的.

、是橢圓的同心圓與橢圓的交點.

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[85,95)

[95,105)

[105,115)

[115,125)

頻數

6

26

38

22

8

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