题目内容

【题目】已知圆M: 和点 ,动圆P经过点N且与圆M相切,圆心P的轨迹为曲线E.
(1)求曲线E的方程;
(2)点A是曲线E与x轴正半轴的交点,点B,C在曲线E上,若直线AB,AC的斜率分别是k1 , k2 , 满足k1k2=9,求△ABC面积的最大值.

【答案】
(1)解:圆M: 的圆心为M(0,﹣ ),半径为2

点N(0, ),在圆M内,因为动圆P经过点N且与圆M相切,

所以动圆P与圆M内切.设动圆P半径为r,则2 =|PM|.

因为动圆P经过点N,所以r=|PN|,|PM|+|PN|= >|MN|,

所以曲线E是M,N为焦点,长轴长为2 的椭圆.

由a= ,c= ,得b2=3﹣2=1,

所以曲线E的方程为:


(2)解:直线BC斜率为0时,不合题意;

设B(x1,y1),C(x2,y2),直线BC:x=ty+m,

联立方程组 ,得(1+3t2)y2+6mty+3m2﹣3=0,

y1+y2= ,y1y2=

又k1k2=9,知y1y2=9(x1﹣1)(x2﹣1)=9(ty1﹣1+m)(ty2﹣1+m)

=9t2y1y2+9(m﹣1)t(y1+y2)+9(m﹣1)2

且m≠1,y1+y2= ,y1y2= ,代入化简得(9t2﹣1)(m+1)﹣18mt2+3(m﹣1)(1+3t2)=0,

解得m=2,故直线BC过定点(2,0),

由△>0,解得t2>1,

S△ABC= |y2﹣y1|= = =

(当且仅当 时取等号).

综上,△ABC面积的最大值为:


【解析】(1)先根据圆M的一般方程求得其圆心坐标及半径,再结合点N的位置判断圆M与圆P是内切还是外切,因此可列出两个圆的半径与其圆心距的关系,从而得到|PM|+|PN|=>|MN|,有椭圆定义可得曲线E的方程;(2)先根据所给条件判断直线BC的特征,再利用三角形ABC的特点列出面积公式并求其取值范围进而求得三角形面积的最大值.

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