题目内容
【题目】过椭圆
外一点
作椭圆
的切线
,
,切点分别为
,
,满足
.
![]()
(1)求
的轨迹方程
(2)求
的面积(用
的横坐标
表示)
(3)当
运动时,求
面积的取值范围.
【答案】(1)
.(2)
.(3)![]()
【解析】
(1)讨论切线
,
的斜率都存在时,设出切线方程,联立椭圆方程,结合相切的条件:判别式为0,由两直线垂直的条件:斜率之积为
,可得
的轨迹方程;再讨论切线的斜率不存在,可得所求;
(2)设
,
,求得
,
处的切线方程,可得切点弦
的方程,联立椭圆方程,由韦达定理和弦长公式,可得
,求得
到直线
的距离,再由三角形的面积公式,化简可得所求;
(3)运用换元法和导数,判断面积函数的单调性,结合
的横坐标的范围,可得所求范围.
解:(1)当切线
,
的斜率都存在时,设切线方程为
,
由
,![]()
,
,
![]()
∵
.
∴
,
∴
.
当切线
,
的斜率有一条不存在时,
,
在
上.
故
的轨迹方程
.
(2)设点
,
在椭圆
上,则过点
,
的切线方程为
,以下来证明此结论:
因为点
,
在椭圆
上,得
.
把
,
代入方程
,得
,
所以点
,
在直线
上,
联列方程组
,消去
可得
,
解得
,即方程组只有唯一解.
所以,直线
为椭圆在点
处的切线方程;
设
,
,
可知,过
的切线方程为
,
过
的切线方程为
.
又两切线均过
,
∴
.
说明
,
均在直线
上.
∵过两点的直线唯一,
∴切点弦
所在的直线方程为:
.
由
,![]()
可得
,
,
即有
,
可得
,
又
到直线
的距离为
,
可得
的面积为
,
由
.可得
,
即有
;
(3)设
,则
,
,可得
在
递增,
可得
.
则
运动时,求
面积的取值范围为
.
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