题目内容

已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0),其中F1,F2为左、右焦点,O为坐标原点.直线l与椭圆交于P(x1,y1),Q(x2,y2)两个不同点.当直线l过椭圆C右焦点F2且倾斜角为
π
4
时,原点O到直线l的距离为
2
2
.又椭圆上的点到焦点F2的最近距离为
3
-1.
(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
时,求平行四边形OQNP的对角线之积|ON|•|PQ|的最大值;
(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
π
4
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
2
2
,可得
c
2
=
2
2
,解得c.又椭圆上的点到焦点F2的最近距离为
3
-1,可得a-c=
3
-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
x
2
1
3
+
y
2
1
2
=1,|2x1•2y1|=
6
,可得|ON|•|PQ|=2
6
.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|=
(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]
,原点到直线l的距离d=
|m|
1+k2
,利用S△POQ=
1
2
d|PQ|
=
6
2
,化为3k2+2=2m2,满足△>0.设M(x0,y0)为PQ的中点,可得|OM|2=
x
2
0
+
y
2
0
=
1
2
(3-
1
m2
)
,|PQ|2=2(2+
1
m2
)
,可得|OM|2|PQ|2=(3-
1
m2
)(2+
1
m2
)
,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
OR
•
SR
=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.
解答: 解:(I)直线l过椭圆C右焦点F2且倾斜角为
π
4
时,
∴直线l的方程为:y=x-c.
∵原点O到直线l的距离为
2
2
,
∴
c
2
=
2
2
,解得c=1.
又椭圆上的点到焦点F2的最近距离为
3
-1,
∴a-c=
3
-1,解得a=
3
,
∴b2=a2-c2=2.
∴椭圆C的方程为
x2
3
+
y2
2
=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
x
2
1
3
+
y
2
1
2
=1,|2x1•2y1|=
6
,解得|x1|=
6
2
,|y1|=1.
∴|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
y=kx+m
x2
3
+
y2
2
=1
,化为(2+3k2)x2+6kmx+3m2-6=0,
由△>0,解得3k2+2>m2.
∴x1+x2=-
6km
2+3k2
,x1x2=
3m2-6
2+3k2
,
∴|PQ|=
(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]
=
2
6
1+k2
3k2+2-m2
2+3k2
,
原点到直线l的距离d=
|m|
1+k2
,
∴S△POQ=
1
2
d|PQ|
=
6
3k2+2-m2
|m|
2+3k2
=
6
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
,y0=kx0+m=
1
m
.
∴|OM|2=
x
2
0
+
y
2
0
=
9k2
4m2
+
1
m2
=
1
2
(3-
1
m2
)
,|PQ|2=2(2+
1
m2
)
,
∴|OM|2|PQ|2=(3-
1
m2
)(2+
1
m2
)
≤
25
4
,当且仅当m=±
2
时取等号.
∴|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
=0.
设S(x3,y3),R(x4,y4),
则
OR
•
SR
=x4(x4-x3)+y4(y4-y3)=
y
2
4
(
y
2
4
-
y
2
3
)
16
+y4(y4-y3)=0.
∵y4(y4-y3)≠0,∴y4(y4-y3)=-16.
∴y3=
16
y4
+y4
≥8,或y3≤-8
x3≥
y
2
3
4
=16.
∴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

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网