已知椭圆C:x2a2+y23=1(a>10)的右焦点F在圆D:(x-2)2+y2=1上,直线l:x=my+3(m≠0)交

已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
3
=1(a>
10
)的右焦点F在圆D:(x-2)2+y2=1上,直线l:x=my+3(m≠0)交椭圆于M,N两点.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设点N关于x轴的对称点为N1,且直线N1M与x轴交于点P,试问△PMN的面积是否存在最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由.
枝168 1年前 已收到1个回答 举报

36alove 幼苗

共回答了13个问题采纳率:92.3% 举报

解题思路:(I)由圆D:(x-2)2+y2=1,令y=0,解得圆D与x轴交与两点(3,0),(1,0).在椭圆中c=3或c=1,又b2=3,得到a2=12或a2=4(舍去,因为a>10).即可得到椭圆的方程.(II)设M(x1,y1),N(x2,y2),则N1(x2,-y2).直线l的方程与椭圆方程联立,得到根与系数的关系,对于直线N1M的方程y−y1−y2−y1=x−x1x2−x1,令y=0,即可得到点P的坐标;解法一:利用三角形的面积计算公式S△PMN=12|FP|•|y1−y2|=12(y1+y2)2−4y1y2,把根与系数的关系代入,再利用基本不等式的性质即可得出m的取值与三角形PMN的最大值..解法二:利用弦长公式=(1+m2)[(y1+y2)2−4y1y2],及点P到直线l的距离公式求出点P到直线MN的距离d,再利用二次函数的单调性即可得出.

(Ⅰ)由题设知,圆D:(x-2)2+y2=1,令y=0,
解得圆D与x轴交与两点(3,0),(1,0).
所以,在椭圆中c=3或c=1,又b2=3,
所以,a2=12或a2=4(舍去,因为a>
10).
于是,椭圆C的方程为
x2
12+
y2
3=1.
(Ⅱ)设M(x1,y1),N(x2,y2),则N1(x2,-y2).
联立方程


x2
12+
y2
3=1
x=my+3⇒(m2+4)y2+6my-3=0,
所以y1+y2=−
6m
m2+4,y1y2=−
3
m2+4.
因为直线N1M的方程为
y−y1
−y2−y1=
x−x1
x2−x1,令y=0,
得x=
y1(x2−x1)
y2+y1+x1=
x1y2+x2y1
y2+y1=
2my1y2+3(y1+y2)
y2+y1=

−6m
m2+4−
18m
m2+4

−6m
m2+4=[−24m/−6m=4,
所以得点P(4,0).
解法一:S△PMN=
1
2|FP|•|y1−y2|=
1
2
(y1+y2)2−4y1y2]
=
1
2•

36m2
(m2+4)2+
12
(m2+4)=2
3

m2+1
(m2+4)2=2
3•

1
(m2+1)+
9
m2+1+6≤2
3•

1
12=1.

当且仅当m2+1=3即m=±
2时等号成立.
故△PMN的面积存在最大值1.
(或:S△PMN=2
3

m2+1
(m2+4)2=2
3

1
(m2+4)2+
1
m2+4.
令t=
1
m2+4∈(0 ,
1
4],
则S△PMN=2
3•
−3t2+t=2
3•
−3(t−
1
6)2+
1
12≤1.
当且仅当t=
1
6∈(0 ,
1
4]时等号成立,此时m2=2.
故△PMN的面积存在最大值为1.
解法二:|MN|=
(x1−x2)2+(y1−y2)2=
(m2+1)[(y1+y2)2−4y1y2]=
(m2+1)[
36m2
(m2+4)2+
12
m2+4]=4
3•
m2+1
m2+4.
点P到直线l的距离是
|4−3|

m2+1=
1

m2+1.
所以,S△PMN=
4
3
2•
1

m2+1•
m2+1
m2+4=2
3

m2+1
(m2+4)2=2
3•
−3(
1
m2+4)2+
1
m2+4.
令t=
1
m2+4∈(0 ,
1
4],
则S△PMN=2
3•
−3t2+t=2
3•
−3(t−
1
6)2+
1
12≤1.
当且仅当t=
1
6∈(0 ,
1
4]时等号成立,此时m2=2.
故△PMN的面积存在最大值为1.

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.

考点点评: 本题综合考查了椭圆的标准方程及其性质、直线与椭圆相交问题转化为方程联立得到根与系数的关系、弦长公式、三角形的面积计算公式、基本不等式、二次函数的单调性等基础知识与基本技能,考查了推理能力、计算能力.

1年前

9
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 16 q. 0.035 s. - webmaster@yulucn.com