题目内容
已知点P(-1,
)是椭圆E:
+
=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,
+
=λ
(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.
3 |
2 |
x2 |
a2 |
y2 |
b2 |
(1)求椭圆E的方程;
(2)设A、B是椭圆E上两个动点,
PA |
PB |
PO |
(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
+
=λ
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.
(2)利用
PA |
PB |
PO |
(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|=
=
,∴2a=|PF1|+|PF2|=4,∴a=2,∴b2=3,
∴椭圆E的方程为:
+
=1;…(3分)
(2)证明:设A(x1,y1)、B(x2,y2),
由
+
=λ
得(x1+1,y1-
)+(x2+1,y2-
)=λ(1,-
),
所以x1+x2=λ-2,y1+y2=
(2-λ)…①…(5分)
又3
+4
=12,3
+4
=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=
=
=
=e;…(8分)
(3)解:设直线AB的方程为y=
x+t,与3x2+4y2=12联立消去y并整理得 x2+tx+t2-3=0,△=3(4-t2),
|AB|=
|x1-x2|=
×
=
×
,
点P到直线AB的距离为d=
,
△PAB的面积为S=
|AB|×d=
×
|t-2|,…(10分)
设f(t)=S2=-
(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
,
所以S的最大值为
.
此时x1+x2=-t=1=λ-2,λ=3.…(12分)
∴|PF2|=
22+(
|
5 |
2 |
∴椭圆E的方程为:
x2 |
4 |
y2 |
3 |
(2)证明:设A(x1,y1)、B(x2,y2),
由
PA |
PB |
PO |
3 |
2 |
3 |
2 |
3 |
2 |
所以x1+x2=λ-2,y1+y2=
3 |
2 |
又3
x | 2 1 |
y | 2 1 |
x | 2 2 |
y | 2 2 |
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 |
(3)解:设直线AB的方程为y=
1 |
2 |
|AB|=
1+k2 |
1+
|
3(4-t2) |
| ||
2 |
4-t2 |
点P到直线AB的距离为d=
2|t-2| | ||
|
△PAB的面积为S=
1 |
2 |
| ||
2 |
4-t2 |
设f(t)=S2=-
3 |
4 |
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.
练习册系列答案
相关题目