题目内容

已知点A,B分别为椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的右顶点和上顶点,点M满足
BM
=λ
MA
(λ>0)
,直线OM交椭圆于C,D两点,(O为坐标原点),△ABC和△ABD的面积分别记为S1和S2.
(1)若λ=1,求
S1
S2
的值.
(2)当λ变化时,求
S1
S2
的取值范围.
分析:(1)依题意,可求得M(
a
2
,
b
2
),直线OM的方程为y=
b
a
x,与椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1联立可求得C,D两点的坐标,利用点到直线间的距离公式可求得C,D两点到直线AB的距离d与d′,从而可得
S1
S2
的值;
(2)设M(x0,y0),同理可求得x0=
λa
1+λ
,y0=
b
1+λ
及CD的方程,与椭圆方程联立可求得C,D两点的坐标,利用点到直线间的距离公式可求得C,D两点到直线AB的距离d与d′,从而可得
S1
S2
的值.
解答:解:(1)∵A(a,0),B(0,b),λ=1,
∴
BM
=
MA
(λ>0),即M为线段AB的中点,
∴M(
a
2
,
b
2
),
故直线OM的方程为y=
b
a
x,与椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1联立,整理得x2=
a2
2
,
于是C(
2
a
2
,
2
b
2
),D(-
2
a
2
,-
2
b
2
).
∵AB的方程为:
x
a
+
y
b
=1,即bx+ay-ab=0,
∴点C(
2
a
2
,
2
b
2
)到直线AB的距离d=
|
2
2
ab+
2
2
ab-ab|
a2+b2
=
(
2
-1)|ab|
a2+b2
,
同理可求D(-
2
a
2
,-
2
b
2
)到直线AB的距离d′=
(
2
+1)|ab|
a2+b2
,
所以,
S1
S2
=
|d|
|d′|
=
(
2
-1)|ab|
a2+b2
(
2
+1)|ab|
a2+b2
=(
2
-1)
2
.
(2)设M(x0,y0),∵
BM
=λ
MA
(λ>0),
∴(x0,y0-b)=λ(a-x0,-y0),
解得x0=
λa
1+λ
,y0=
b
1+λ
,
∴CD的方程为y=
b
λa
x,由
x2
a2
+
y2
b2
=1
y=
b
λa
x
得:(1+λ2)x2=λ2a2,
∴x=±
λ2a2
1+λ2
=±
λa
1+λ2
,
∴C(
λa
1+λ2
,
b
1+λ2
),D(-
λa
1+λ2
,-
b
1+λ2
),
设C(
λa
1+λ2
,
b
1+λ2
)到直线AB的距离为d,则d=
(
1+λ
1+λ2
-1)|ab|
a2+b2
,
设D(-
λa
1+λ2
,-
b
1+λ2
)到直线AB的距离为d′,则d′=
(
1+λ
1+λ2
+1)|ab|
a2+b2
,
∴
S1
S2
=
|d|
|d′|
=
1+λ-
1+λ2
1+λ+
1+λ2
=1-
2
1+λ2
1+λ+
1+λ2
=1-
2
1+λ
1+λ2
+1

=1-
2
(1+λ)2
1+λ2
+1

=1-
2
1+
2λ
1+λ2
+1
(λ>0),
∵λ>0,故1+λ2≥2λ,于是0<
2λ
1+λ2
≤1,2<1+
1+
2λ
1+λ2
≤1+
2
,
2(
2
-1)≤
2
1+
2λ
1+λ2
+1
<1,-1<-
2
1+
2λ
1+λ2
+1
≤2(1-
2
),
∴0<1-
2
1+
2λ
1+λ2
+1
≤1+2(1-
2
)=3-2
2
(当且仅当λ=1时取等号).
∴
S1
S2
的取值范围是(0,3-2
2
].
点评:本题考查直线与圆锥曲线的关系,考查点到直线间的距离公式及三角形面积公式,考查转化思想与方程思想及综合运算能力,属于难题.
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