题目内容
已知椭圆的焦点坐标为F1(-1,0),F2(1,0),过F2垂直于长轴的直线交椭圆于P,Q两点,且|PQ|=3.
(1)求椭圆的方程;
(2)过F2的直线l与椭圆交于不同的两点M,N,则△F1MN的内切圆的面积是否存在最大值?若存在,求出这个最大值及此时的直线方程;若不存在,请说明理由.
(1)=1(2)最大值为π,且此时直线l的方程为x=1.
【解析】(1)设椭圆方程为=1(a>b>0),
由焦点坐标可得c=1.由|PQ|=3,可得=3.
又a2-b2=1,得a=2,b=.故椭圆方程为=1.
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),不妨令y1>0,y2<0,
设△F1MN的内切圆的半径R,
则△F1MN的周长为4a=8,S△F1MN=(|MN|+|F1M|+|F1N|)R=4R,
因此要使△F1MN内切圆的面积最大,则R最大,此时S△F1MN也最大.
S△F1MN=F1F2||y1-y2|=y1-y2,
由题知,直线l的斜率不为零,可设直线l的方程为x=my+1,
由得(3m2+4)y2+6my-9=0,
得y1=,y2=,
则S△F1MN=y1-y2=,令t=,则t≥1,
则S△F1MN===.令f(t)=3t+,则f′(t)=3-,
当t≥1时,f′(t)>0,所以f(t)在[1,+∞)上单调递增,
有f(t)≥f(1)=4,S△F1MN≤=3,
当t=1,m=0时,S△F1MN=3,又S△F1MN=4R,∴Rmax=
这时所求内切圆面积的最大值为π.
故△F1MN内切圆面积的最大值为π,且此时直线l的方程为x=1.
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