题目内容

如图,椭圆的中心在坐标原点O,左右焦点分别为F1,F2,右顶点为A,上顶点为B,离心率e=
35
,三角形△BF1F2的周长为16.直线y=kx(k>0)与AB相交于点D,与椭圆相交于E,F两点.
(1)求该椭圆的标准方程.
(2)求四边形AEBF面积的最大值.
分析:(1)设中心在原点,长轴在x轴上的椭圆方程
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
,焦距为2c.由题意可得a,c的关系,结合a2=b2+c2,可求a,b,c进而可求椭圆的方程;
(2)解法一:将直线的方程代入椭圆的方程,消去y得到关于x的一元二次方程:(16+25k2)x2=400
如图,设E(x1,kx1),F(x2,kx2),表示出四边形AEBF的面积,最后利用基本不等式求S的最大值;
解法二:由题设,|BO|=4,|AO|=5.再设y1=kx1,y2=kx2,表示出四边形AEBF的面积为S=S△BEF+S△AEF=4x2+5y2,最后利用基本不等式求其最大值即可.
解答:解:(1)设椭圆的方程为
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
,焦距为2c,
依题意有
a2=b2+c2
e=
c
a
=
3
5
2a+2c=16
,解得
a=5
b=4
c=3

∴椭圆的方程为
x2
25
+
y2
16
=1
,(5分)
(2)解法一:由
y=kx
x2
25
+
y2
16
=1
消去y,得(16+25k2)x2=400
如图,设E(x1,kx1),F(x2,kx2),其中x1<x2,∴x1=-
20
16+25k2
x2=
20
16+25k2
.①(8分)
∵直线AB的方程分别为
x
5
+
y
4
=1
即4x+5y-20=0,
∴点E,F到AB的距离分别为h1=
|4x1+5kx1-20|
41
=
20(4+5k+
16+25k2
)
41
16+25k2
h2=
|4x2+5kx2-20|
41
=
20(4+5k-
16+25k2
)
41
16+25k2
(10分)
|AB|=
52+42
=
41

所以四边形AEBF的面积为
S=
1
2
|AB|(h1+h2)
=
1
2
41
40(4+5k)
41
16+25k2
=
20(4+5k)
16+25k2
=20
16+25k2+40k
16+25k2

=20
1+
40k
16+25k2
≤20
1+
40k
2
16×25k2
=20
2

当且仅当16=25k2k=
4
5
时,上式取等号.所以S的最大值为20
2
.(14分)
解法二:由题设,|BO|=4,|AO|=5.
设y1=kx1,y2=kx2,由①得x2>0,y2=-y1>0,且16
x
2
2
+25
y
2
2
=400

故四边形AEBF的面积为S=S△BEF+S△AEF=4x2+5y2(10分)=
(4x2+5y2)2
=
16
x
2
2
+25
y
2
2
+40x2y2
2(16
x
2
2
+25
y
2
2
)
=20
2

当且仅当4x2=5y2时,上式取等号.所以S的最大值为20
2
.(14分)
点评:本题主要考查了由椭圆的性质求解椭圆方程,直线与椭圆的位置关系的应用,体现了方程的思想的应用,要注意弦长公式的应用.
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