题目内容

【题目】已知圆A:(x+1)2+y2=8,动圆M经过点B(1,0),且与圆A相切,O为坐标原点.
(Ⅰ)求动圆圆心M的轨迹C的方程;
(Ⅱ)直线l与曲线C相切于点M,且l与x轴、y轴分别交于P、Q两点,若 ,且λ∈[ ,2],求△OPQ面积S的取值范围.

【答案】解:(Ⅰ)设动圆M的半径为r,依题意,|MA|=2 ﹣r,|MB|=r,

∴|MA|+|MB|=2 >|AB|=2,

∴M点轨迹是以A、B为焦点的椭圆,即2a=2 ,a= ,2c=2,c=1,

则b2=a2﹣c2=1,

∴椭圆C的标准方程为: +y2=1.

(Ⅱ)由题意可知,直线l的斜率存在且不为0,设l:y=kx+b,

,化简得:(1+2k2)x2+4kbx+2b2﹣2=0,

∵l与椭圆C相切于点M,设M(x0,y0),

∴△=8(1+2k2﹣b2)=0,即b2=1+2k2

且2x0=﹣ =﹣ ,解得:x0=﹣ ,y0=﹣ +b=

∴点M的坐标为(﹣ ),

又l与x轴、y轴分别交于P、Q两点,

∴点P的坐标为(﹣ ,0),点Q的坐标为(0,b),

∴△OPQ的面积S= |OP||OQ|= ,又b2=1+2k2

∴S= =|k|+

=( ), =( ,b﹣ ),

得, =λ(b﹣ ),化简得λ= =

由λ∈[ ,2],得k2∈[ ,1],|k|∈[ ,1],

又S=|k|+ ,且函数y=x+ 在[ ]上单调递减,在[ ,1]上单调递增,

∴当|k|= 时,S取得最小值 ,当|k|= 或1时,S取得最大值

∴△OPQ面积S的取值范围是[ ]


【解析】(Ⅰ)根据题意求得|MA|与|MB|的关系,结合椭圆的定义可知动圆圆心的轨迹为椭圆,并求得其轨迹方程;(Ⅱ)设出直线l的方程,然后表示出点M,P,Q的坐标,从而表示出三角形OPQ的面积,再结合求得直线斜率k的取值范围,从而求得△OPQ面积S的取值范围.

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