题目内容

【题目】已知圆:,过且与圆相切的动圆圆心为.

(1)求点的轨迹的方程;

(2)已知过点的两直线和互相垂直,且直线交曲线于,两点,直线交曲线于,两点(,,,为不同的四个点),求四边形的面积的最小值.

【答案】(1)(2)

【解析】

(1)设动圆半径为,判断圆与圆内切,从而可得,,由椭圆定义可知,点的轨迹是以、为焦点,实轴长为4的椭圆,根据椭圆的标准方程即可求解.

(2)分类讨论若或的斜率不存在,求出四边形的面积;若两条直线的斜率都存在,设的斜率为,则的斜率为,根据点斜式求出、的方程,将直线方程与椭圆方程联立,利用弦长公式求出,由,利用基本不等式即可求解.

解:(1)设动圆半径为,由于在圆内,故圆与圆内切,

则,,∴,

由椭圆定义可知,点的轨迹是以、为焦点,实轴长为4的椭圆,

,,,

∴轨迹的方程为.

(2)若或的斜率不存在,四边形的面积,

若两条直线的斜率都存在,设的斜率为,则的斜率为,

则的方程为,的方程为,

联立方程组,得,

由韦达定理得,,

,

设,,则,

同理可得,

∴

,

当且仅当,即时等号成立.

∵,因此当时,四边形的面积取得最小值为.

另解一:

.

当即时等号成立.

另解二:也可以令换元求解.

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