题目内容
19.已知椭圆$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1(a>b>0)上的一动点P到左、右焦点F1,F2的距离之和为2$\sqrt{2}$,点P到椭圆一个焦点的最远距离为$\sqrt{2}$+1(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)过右焦点F2的直线交椭圆于A,B两点
①若y轴上是否存在一点M(0,$\frac{1}{3}$)满足|MA|=|MB|,求直线l斜率k的值;
②是否存在这样的直线l,使S△ABO的最大值为$\frac{\sqrt{2}}{2}$(其中O为坐标原点)?若存在,求直线l的方程;若不存在,说明理由.
分析 (I)椭圆$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1(a>b>0)的焦点在x轴上,根据椭圆的性质可知,2a=2$\sqrt{2}$,a=$\sqrt{2}$,b2=a2-c2=1,即可求得椭圆方程;
(II)设直线l的方程为:y=k(x-1),代入椭圆方程,则x1+x2=$\frac{4{k}^{2}}{1+2{k}^{2}}$,x1•x2=$\frac{2{k}^{2}-2}{1+2{k}^{2}}$,由弦长公式可知$\sqrt{1+{k}^{2}}$丨x1-x2丨=$\sqrt{1+{k}^{2}}$$\sqrt{({x}_{1}+{x}_{2})^{2}-4{x}_{1}{x}_{2}}$=$\frac{2\sqrt{2}(1+{k}^{2})}{1+2{k}^{2}}$,
①设直线方程,联立,得到中点坐标,根据|MA|=|MB|,得到MG所在的直线与直线l垂直,根据两直线斜率之积为-1,即可求得直线l斜率k的值;
②分成斜率存在和不存在两种情况讨论,分别求得弦长丨AB丨,原点到直线的距离,进而求得面积的表达式,根据不等式即可得到结果.
解答 解:(I)椭圆$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}$+$\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1(a>b>0)的焦点在x轴上,由P到左、右焦点F1,F2的距离之和为2$\sqrt{2}$,
根据椭圆的性质可知,2a=2$\sqrt{2}$,a=$\sqrt{2}$,…1分
点P到椭圆一个焦点的最远距离为a+c=$\sqrt{2}$+1
∴c=1,
b2=a2-c2=1,…2分
∴椭圆的标准方程为:$\frac{{x}^{2}}{2}+{y}^{2}=1$;…3分
(II)由(Ⅰ)可知:F2(1,0),设直线l的方程为:y=k(x-1),A (x1,y1),B (x2,y2),
联立直线与椭圆方程得:$\left\{\begin{array}{l}{y=k(x-1)}\\{\frac{{x}^{2}}{2}+{y}^{2}=1}\end{array}\right.$,整理得:(1+2k2)x2-4k2x+2k2-2=0,
∴x1+x2=$\frac{4{k}^{2}}{1+2{k}^{2}}$,x1•x2=$\frac{2{k}^{2}-2}{1+2{k}^{2}}$,
∴y1+y2=k(x1+x2)-2k=-$\frac{2k}{1+2{k}^{2}}$,
丨x1-x2丨=$\sqrt{({x}_{1}+{x}_{2})^{2}-4{x}_{1}{x}_{2}}$=$\frac{2\sqrt{2}\sqrt{1+{k}^{2}}}{1+2{k}^{2}}$,…4分
①由AB的中点坐标为G($\frac{2{k}^{2}}{1+2{k}^{2}}$,-$\frac{k}{1+2{k}^{2}}$),…5分
当k≠1时,由|MA|=|MB|,得到MG所在的直线与直线l垂直,
由MG所在的直线斜率为$\frac{-\frac{k}{1+2{k}^{2}}-\frac{1}{3}}{\frac{2{k}^{2}}{1+2{k}^{2}}-0}$=$\frac{-2k-1-2{k}^{2}}{6{k}^{2}}$=-$\frac{1}{k}$,解得:k=1或k=$\frac{1}{2}$;…7分
当k=0时,AB的中垂线所在的直线的方程为x=0,满足题意,
综上所述,斜率k的取值为0,$\frac{1}{2}$,1;…8分
(2)当直线l的斜率不存在时,此时A(1,$\frac{\sqrt{2}}{2}$),B(1,-$\frac{\sqrt{2}}{2}$),得到丨AB丨=$\sqrt{2}$,
∴S△ABO=$\frac{1}{2}$×1×$\sqrt{2}$=$\frac{\sqrt{2}}{2}$,…9分
当直线l的斜率存在时,丨AB丨=$\sqrt{1+{k}^{2}}$•丨x1-x2丨=$\frac{2\sqrt{2}(1+{k}^{2})}{1+2{k}^{2}}$,…10分
原点到直线l的距离为d=$\frac{丨k丨}{\sqrt{1+{k}^{2}}}$,…11分
∴S△ABO=$\frac{1}{2}$•丨AB丨•d=$\sqrt{2}$丨AB丨•d=$\sqrt{2}$$\sqrt{\frac{1}{4}-\frac{1}{4(1+2{k}^{2})^{2}}}$,…12分
由$\frac{1}{4(1+2{k}^{2})^{2}}$>0,
所以S△ABO<$\frac{\sqrt{2}}{2}$,
综上所述,S△ABO的最大值为$\frac{\sqrt{2}}{2}$
所以满足题意的直线存在,方程为x=1…14分
点评 本题考查椭圆的标准方程,考查直线与椭圆的位置关系,考查弦长公式,韦达定理,点到直线的距离公式,考查三角形面积公式的综合应用,考查椭圆与不等式的综合应用,考查计算能力,属于中档题.
| A. | m≤0 | B. | m≤-1 | C. | m≥2 | D. | m≤-$\frac{3}{2}$ |
| A. | 直角三角形 | B. | 等边三角形 | C. | 等腰三角形 | D. | 等腰直角三角形 |
(1)根据以上资料画出数学成绩与物理成绩的列联表;
(2)能否在犯错误的概率不超过0.050的前提下认为数学成绩与物理成绩有关系?
参考公式:K2=$\frac{n(ad-bc)^{2}}{(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)}$;n=a+b+c+d
| P(K2≥k0) | 0.10 | 0.05 | 0.010 |
| k0 | 2.706 | 3.841 | 6.635 |
| A. | $\frac{24π}{3}$ | B. | $\frac{4π}{3}$ | C. | $\frac{2π}{3}$ | D. | $\frac{π}{3}$ |