题目内容
如图,椭圆Q:
(a>b>0)的右焦点F(c,0),过点F的一动直线m绕点F转动,并且交椭圆于A、B两点,P是线段AB的中点。
(1)求点P的轨迹H的方程;
(2)在Q的方程中,令a2=1+cosθ+sinθ,b2=sinθ(0<θ≤
),确定θ的值,使原点距椭圆的右准线l最远,此时,设l与x轴交点为D,当直线m绕点F转动到什么位置时,三角形ABD的面积最大?
(2)在Q的方程中,令a2=1+cosθ+sinθ,b2=sinθ(0<θ≤
解:如图,(1)设椭圆Q:
(a>b>0)上的点A(x1,y1)、B(x2,y2),又设P点坐标为P(x,y),
则
1°当AB不垂直x轴时,x1≠x2,
由(1)-(2)得b2(x1-x2)2x+a2(y1-y2)2y=0
∴
∴b2x2+a2y2-b2cx=0(3);
2°当AB垂直于x轴时,点P即为点F,满足方程(3)
故所求点P的轨迹方程为:b2x2+a2y2-b2cx=0。
(2)因为,椭圆Q右准线l方程是x=
,原点距l的距离为
由于c2=a2-b2,a2=1+cosθ+sinθ,b2=sinθ(0<θ≤
)
则
=
=2sin(
+
)
当θ=
时,上式达到最大值。
此时a2=2,b2=1,c=1,D(2,0),|DF|=1
设椭圆Q:
上的点 A(x1,y1)、B(x2,y2),
三角形ABD的面积S=
|y1|+
|y2|=
|y1-y2|
设直线m的方程为x=ky+1,代入
中,得
(2+k2)y2+2ky-1=0
由韦达定理得y1+y2=
,y1y2=

令t=k2+1≥1,得
当t=1,k=0时取等号
因此,当直线m绕点F转到垂直x轴位置时,三角形ABD的面积最大。
则
1°当AB不垂直x轴时,x1≠x2,
由(1)-(2)得b2(x1-x2)2x+a2(y1-y2)2y=0
∴
∴b2x2+a2y2-b2cx=0(3);
2°当AB垂直于x轴时,点P即为点F,满足方程(3)
故所求点P的轨迹方程为:b2x2+a2y2-b2cx=0。
(2)因为,椭圆Q右准线l方程是x=
由于c2=a2-b2,a2=1+cosθ+sinθ,b2=sinθ(0<θ≤
则
当θ=
此时a2=2,b2=1,c=1,D(2,0),|DF|=1
设椭圆Q:
三角形ABD的面积S=
设直线m的方程为x=ky+1,代入
(2+k2)y2+2ky-1=0
由韦达定理得y1+y2=
令t=k2+1≥1,得
当t=1,k=0时取等号
因此,当直线m绕点F转到垂直x轴位置时,三角形ABD的面积最大。
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