题目内容
| x2 |
| a2 |
| y2 |
| b2 |
| π |
| 4 |
| ||
| 2 |
| 3 |
(I)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)以OP,OQ为邻边做平行四边形OQNP,当平行四边形OQNP面积为
| 6 |
(Ⅲ)若抛物线C2:y2=2px(p>0)以F2为焦点,在抛物线C2上任取一点S(S不是原点O),以OS为直径作圆,交抛物线C2于另一点R,求该圆面积最小时点S的坐标.
考点:直线与圆锥曲线的综合问题,椭圆的标准方程
专题:圆锥曲线中的最值与范围问题
分析:(I)直线l过椭圆C右焦点F2且倾斜角为
时,可得直线l的方程为:y=x-c.由原点O到直线l的距离为
,可得
=
,解得c.又椭圆上的点到焦点F2的最近距离为
-1,可得a-c=
-1,解得a,b2=a2-c2.即可得出椭圆C的方程.
(II)设P(x1,y1),Q(x2,y2).当直线l的斜率不存在时,x1=x2,y1=-y2,由
+
=1,|2x1•2y1|=
,可得|ON|•|PQ|=2
.当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,与椭圆方程联立可得(2+3k2)x2+6kmx+3m2-6=0,由△>0,解得3k2+2>m2.利用根与系数的关系可得|PQ|=
,原点到直线l的距离d=
,利用S△POQ=
d|PQ|=
,化为3k2+2=2m2,满足△>0.设M(x0,y0)为PQ的中点,可得|OM|2=
+
=
(3-
),|PQ|2=2(2+
),可得|OM|2|PQ|2=(3-
)(2+
),利用基本不等式的性质即可得出.
(III)由题意可得抛物线C2:y2=4x,由以OS为直径作圆,交抛物线C2于另一点R,可得∠ORS=90°.可得
•
=0.设S(x3,y3),R(x4,y4),可得y4(y4-y3)=-16.利用基本不等式的性质可得y3≥8,或y3≤-8,x3≥16.即可得出.
| π |
| 4 |
| ||
| 2 |
| c | ||
|
| ||
| 2 |
| 3 |
| 3 |
(II)设P(x1,y1),Q(x2,y2).当直线l的斜率不存在时,x1=x2,y1=-y2,由
| ||
| 3 |
| ||
| 2 |
| 6 |
| 6 |
| (1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2] |
| |m| | ||
|
| 1 |
| 2 |
| ||
| 2 |
| x | 2 0 |
| y | 2 0 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| m2 |
| 1 |
| m2 |
| 1 |
| m2 |
| 1 |
| m2 |
(III)由题意可得抛物线C2:y2=4x,由以OS为直径作圆,交抛物线C2于另一点R,可得∠ORS=90°.可得
| OR |
| SR |
解答:
解:(I)直线l过椭圆C右焦点F2且倾斜角为
时,
∴直线l的方程为:y=x-c.
∵原点O到直线l的距离为
,
∴
=
,解得c=1.
又椭圆上的点到焦点F2的最近距离为
-1,
∴a-c=
-1,解得a=
,
∴b2=a2-c2=2.
∴椭圆C的方程为
+
=1.
(II)设P(x1,y1),Q(x2,y2).
①当直线l的斜率不存在时,x1=x2,y1=-y2,
由
+
=1,|2x1•2y1|=
,解得|x1|=
,|y1|=1.
∴|ON|•|PQ|=2
.
②当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,
联立
,化为(2+3k2)x2+6kmx+3m2-6=0,
由△>0,解得3k2+2>m2.
∴x1+x2=-
,x1x2=
,
∴|PQ|=
=
,
原点到直线l的距离d=
,
∴S△POQ=
d|PQ|=
=
,
化为3k2+2=2m2,满足△>0.
设M(x0,y0)为PQ的中点,则x0=
=-
,y0=kx0+m=
.
∴|OM|2=
+
=
+
=
(3-
),|PQ|2=2(2+
),
∴|OM|2|PQ|2=(3-
)(2+
)≤
,当且仅当m=±
时取等号.
∴|OM||PQ|的最大值为
.
∴|ON|•|PQ|=2|OM||PQ|的最大值为5.
综上可得:ON|•|PQ|的最大值为5.
(III)由题意可得抛物线C2:y2=4x,
∵以OS为直径作圆,交抛物线C2于另一点R,∴∠ORS=90°.∴
•
=0.
设S(x3,y3),R(x4,y4),
则
•
=x4(x4-x3)+y4(y4-y3)=
+y4(y4-y3)=0.
∵y4(y4-y3)≠0,∴y4(y4-y3)=-16.
∴y3=
+y4≥8,或y3≤-8
x3≥
=16.
∴该圆面积最小时点S的坐标为(16,±8).
| π |
| 4 |
∴直线l的方程为:y=x-c.
∵原点O到直线l的距离为
| ||
| 2 |
∴
| c | ||
|
| ||
| 2 |
又椭圆上的点到焦点F2的最近距离为
| 3 |
∴a-c=
| 3 |
| 3 |
∴b2=a2-c2=2.
∴椭圆C的方程为
| x2 |
| 3 |
| y2 |
| 2 |
(II)设P(x1,y1),Q(x2,y2).
①当直线l的斜率不存在时,x1=x2,y1=-y2,
由
| ||
| 3 |
| ||
| 2 |
| 6 |
| ||
| 2 |
∴|ON|•|PQ|=2
| 6 |
②当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,
联立
|
由△>0,解得3k2+2>m2.
∴x1+x2=-
| 6km |
| 2+3k2 |
| 3m2-6 |
| 2+3k2 |
∴|PQ|=
| (1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2] |
2
| ||||||
| 2+3k2 |
原点到直线l的距离d=
| |m| | ||
|
∴S△POQ=
| 1 |
| 2 |
| ||||
| 2+3k2 |
| ||
| 2 |
化为3k2+2=2m2,满足△>0.
设M(x0,y0)为PQ的中点,则x0=
| x1+x2 |
| 2 |
| 3k |
| 2m |
| 1 |
| m |
∴|OM|2=
| x | 2 0 |
| y | 2 0 |
| 9k2 |
| 4m2 |
| 1 |
| m2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| m2 |
| 1 |
| m2 |
∴|OM|2|PQ|2=(3-
| 1 |
| m2 |
| 1 |
| m2 |
| 25 |
| 4 |
| 2 |
∴|OM||PQ|的最大值为
| 5 |
| 2 |
∴|ON|•|PQ|=2|OM||PQ|的最大值为5.
综上可得:ON|•|PQ|的最大值为5.
(III)由题意可得抛物线C2:y2=4x,
∵以OS为直径作圆,交抛物线C2于另一点R,∴∠ORS=90°.∴
| OR |
| SR |
设S(x3,y3),R(x4,y4),
则
| OR |
| SR |
| ||||||
| 16 |
∵y4(y4-y3)≠0,∴y4(y4-y3)=-16.
∴y3=
| 16 |
| y4 |
x3≥
| ||
| 4 |
∴该圆面积最小时点S的坐标为(16,±8).
点评:本题考查了椭圆与抛物线的标准方程及其性质、直线与椭圆相交问题转化为方程联立可得△>0及其根与系数的关系、弦长公式、点到直线的距离公式、三角形的面积计算公式、基本不等式的性质,考查了推理能力与计算能力,属于难题.
练习册系列答案
相关题目
设点P在曲线y=x2上,点Q在直线y=2x-2上,则PQ的最小值为( )
A、
| ||||
B、
| ||||
C、
| ||||
D、
|
向量
,
,满足|
|=4,|
|=2,且(
-
)•
=0,则
与
的夹角( )
| a |
| b |
| a |
| b |
| a |
| b |
| b |
| a |
| b |
A、
| ||
B、
| ||
C、
| ||
D、
|