题目内容
【题目】已知圆A:(x+1)2+y2=8,动圆M经过点B(1,0),且与圆A相切,O为坐标原点.
(Ⅰ)求动圆圆心M的轨迹C的方程;
(Ⅱ)直线l与曲线C相切于点M,且l与x轴、y轴分别交于P、Q两点,若
=λ
,且λ∈[
,2],求△OPQ面积S的取值范围.
【答案】解:(Ⅰ)设动圆M的半径为r,依题意,|MA|=2
﹣r,|MB|=r,
∴|MA|+|MB|=2
>|AB|=2,
∴M点轨迹是以A、B为焦点的椭圆,即2a=2
,a=
,2c=2,c=1,
则b2=a2﹣c2=1,
∴椭圆C的标准方程为:
+y2=1.
(Ⅱ)由题意可知,直线l的斜率存在且不为0,设l:y=kx+b,
,化简得:(1+2k2)x2+4kbx+2b2﹣2=0,
∵l与椭圆C相切于点M,设M(x0,y0),
∴△=8(1+2k2﹣b2)=0,即b2=1+2k2,
且2x0=﹣
=﹣
,解得:x0=﹣
,y0=﹣
+b=
,
∴点M的坐标为(﹣
,
),
又l与x轴、y轴分别交于P、Q两点,
∴点P的坐标为(﹣
,0),点Q的坐标为(0,b),
∴△OPQ的面积S=
|OP||OQ|=
,又b2=1+2k2,
∴S=
=|k|+
,
∴
=(
﹣
,
),
=(
,b﹣
),
由
=λ
得,
=λ(b﹣
),化简得λ=
=
,
由λ∈[
,2],得k2∈[
,1],|k|∈[
,1],
又S=|k|+
,且函数y=x+
在[
,
]上单调递减,在[
,1]上单调递增,
∴当|k|=
时,S取得最小值
,当|k|=
或1时,S取得最大值
,
∴△OPQ面积S的取值范围是[
,
]
【解析】(Ⅰ)根据题意求得|MA|与|MB|的关系,结合椭圆的定义可知动圆圆心的轨迹为椭圆,并求得其轨迹方程;(Ⅱ)设出直线l的方程,然后表示出点M,P,Q的坐标,从而表示出三角形OPQ的面积,再结合
求得直线斜率k的取值范围,从而求得△OPQ面积S的取值范围.