题目内容
【题目】一种作图工具如图1所示.是滑槽的中点,短杆可绕转动,长杆通过处铰链与连接,上的栓子可沿滑槽AB滑动,且,.当栓子在滑槽AB内作往复运动时,带动绕转动一周(不动时,也不动),处的笔尖画出的曲线记为.以为原点,所在的直线为轴建立如图2所示的平面直角坐标系.
(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)设动直线与两定直线和分别交于两点.若直线总与曲线有且只有一个公共点,试探究:的面积是否存在最小值?若存在,求出该最小值;若不存在,说明理由.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)存在最小值8.
【解析】
(Ⅰ)设点,,依题意,
,且,
所以,且
即且
由于当点不动时,点也不动,所以不恒等于0,
于是,故,代入,可得,
即所求的曲线的方程为
(Ⅱ)(1)当直线的斜率不存在时,直线为或,都有.
(2)当直线的斜率存在时,设直线,
由消去,可得.
因为直线总与椭圆有且只有一个公共点,
所以,即. ①
又由可得;同理可得.
由原点到直线的距离为和,可得
. ②
将①代入②得,.
当时,;
当时,.
因,则,,所以,
当且仅当时取等号.
所以当时,的最小值为8.
综合(1)(2)可知,当直线与椭圆在四个顶点处相切时,的面积取得最小值8.
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