题目内容

如图所示,已知圆的方程是(x-1)2+y2=1,四边形PABQ为该圆内接梯形,底边AB为圆的直径且在x轴上,以A,B为焦点的椭圆C过P,Q两点.

(1)若直线QP与椭圆C的右准线相交于点M,求点M的轨迹方程;

(2)当梯形PABQ周长最大时,求椭圆C的方程.

答案:
解析:

  解:(1)解法一:设椭圆C: + =1(a>b>0)

  解:(1)解法一:设椭圆C:=1(a>b>0).

  因为2c=2,所以c=1,所以右准线方程为x=a2+1,设M(x,y),P(x0,y0),连接PB,则|PA|2+|PB|2=|AB|2,所以(|PA|+|PB|)2-2|PA|·|PB|=4.所以(2a)2-2·2|y0|=4.

  y0=±(a2-1).由消去a,得y=±(x-2).因为0<|y0|<1,所以0<a2-1<1,1<a2<2.所以2<x<3.即M点的轨迹方程是y=±(x-2)(2<x<3).

  解法二:如解法一,

  由解得=b2(a2-1).因为b2=a2-c2=a2-1,所以=(a2-1).即y0=±(a2-1).以下同解法一.

  (2)解法一:设∠ABO=α,α∈(),则|AB|=2,|PA|=|BQ|=2cosα,

  |PQ|=|AB|-2|BQ|cosα=2-4cos2α.所以周长L=(2-4cos2α)+4cosα+2.

  =-4(cosα-)2+5.当cosα=,即α=时,周长L取最大值5.此时|BQ|=1,|AQ|=,2a=|BQ|+|AQ|,a2=()2,b2=a2-1=,所以所求椭圆C的方程为=1.

  解法二:设P(x0,y0),|PA|=t,因为|PA|2=(||AB|-x0|)|AB|,所以t2=2(2-x0).x0=2-.因为1<x0<2,所以0<t<.梯形周长L=|PQ|+2|PA|+|AB|

  =2(x0-1)+2t+2

  =2(1-)+2t+2

  =-t2+2t+4

  =-(t-1)2+5.

  当t=1时,L取最大值5,此时|PB|=,以下同解法一.


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