题目内容

已知点P(-1,
3
2
)是椭圆E:
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)上一点,F1、F2分别是椭圆E的左、右焦点,O是坐标原点,PF1⊥x轴.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设A、B是椭圆E上两个动点,
PA
+
PB
PO
(0<λ<4,且λ≠2).求证:直线AB的斜率等于椭圆E的离心率;
(3)在(2)的条件下,当△PAB面积取得最大值时,求λ的值.
分析:(1)求出|PF1|、|PF2|,利用椭圆的定义,即可求得椭圆E的方程;
(2)利用
PA
+
PB
PO
确定坐标之间的关系,点的坐标代入方程,利用点差法,即可证得结论;
(3)设直线AB的方程与3x2+4y2=12联立消去y并整理,求出|AB|、点P到直线AB的距离,从而可得△PAB的面积利用导数法求最大值,即可得到结论.
解答:(1)解:∵PF1⊥x轴,∴F1(-1,0),c=1,F2(1,0),
∴|PF2|=
22+(
3
2
)2
=
5
2
,∴2a=|PF1|+|PF2|=4,∴a=2,∴b2=3,
∴椭圆E的方程为:
x2
4
+
y2
3
=1
;…(3分)
(2)证明:设A(x1,y1)、B(x2,y2),
由 
PA
+
PB
PO
得(x1+1,y1-
3
2
)+(x2+1,y2-
3
2
)=λ(1,-
3
2
),
所以x1+x2=λ-2,y1+y2=
3
2
(2-λ)…①…(5分)
3
x
2
1
+4
y
2
1
=12
3
x
2
2
+4
y
2
2
=12

两式相减得3(x1+x2)(x1-x2)+4(y1+y2)(y1-y2)=0…..②
以①式代入可得AB的斜率k=
y1-y2
x1-x2
=
1
2
=
c
a
=e;…(8分)
(3)解:设直线AB的方程为y=
1
2
x+t,与3x2+4y2=12联立消去y并整理得 x2+tx+t2-3=0,△=3(4-t2),
|AB|=
1+k2
|x1-x2|=
1+
1
4
×
3(4-t2)
=
15
2
×
4-t2

点P到直线AB的距离为d=
2|t-2|
5

△PAB的面积为S=
1
2
|AB|×d=
3
2
×
4-t2
|t-2|
,…(10分)
设f(t)=S2=-
3
4
(t4-4t3+16t-16)(-2<t<2),
f′(t)=-3(t3-3t2+4)=-3(t+1)(t-2)2,由f′(t)=0及-2<t<2得t=-1.
当t∈(-2,-1)时,f′(t)>0,当t∈(-1,2)时,f′(t)<0,f(t)=-1时取得最大值
81
4

所以S的最大值为
9
2

此时x1+x2=-t=1=λ-2,λ=3.…(12分)
点评:本题考查椭圆的标准方程,考查向量知识的运用,考查点差法,考查直线与椭圆的位置关系,考查导数知识的运用,确定三角形的面积是关键.
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