题目内容

已知椭圆C:
y2
a2
+
x2
b2
=1
(a>b>0)的右顶点为A(1,0),过C的焦点且垂直长轴的弦长为
2

(I)求椭圆C的方程;
(II)经过定点F(0,1)的两直线l1,l2与椭圆分别交于P、Q、M、N,且l1⊥l2,求四边形PMQN的面积的最小值和最大值.
分析:(I)由题意,椭圆的焦点在y轴上,利用椭圆的右顶点为A(1,0),过C的焦点且垂直长轴的弦长为
2
,建立方程组,从而可求椭圆的几何量,即可求椭圆C的方程;
(II)分斜率组存在与存在分别讨论,利用直线与椭圆联立,根据韦达定理及弦长公式,确定面积的表达式,即可求得结论.
解答:解:(I)由题意,椭圆的焦点在y轴上,
b=1
2b2
a
=
2
,∴
b=1
a=
2
c=1
,∴椭圆方程为
y2
2
+x2=1
…(4分)
(2)(ⅰ)若l1与l2中一条斜率不存在,另一条斜率为0,则S=
1
2
•2a•
2b2
a
=2
…(5分)
(ⅱ)若l1与l2得斜率均存在,设l1:y=kx+1与椭圆方程联立
y=kx+1
2x2+y2=2

消去y可得(2+k2)x+2kx-1=0,则△=8(k2+1>0
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则x1+x2=-
2k
2+k2
,x1x2=
-1
2+k2

|PQ|=
1+k2
|x1-x2|=
1+k2
×
(x1+x2)2-4x1x2
=2
2
×
k2+1
k2+2

同理可得|MN|=2
2
×
k2+1
2k2+1
…(8分)
S=
1
2
|PQ||MN|=4
k4+2k2+1
2k4+5k2+2
=
4
2+
k2
k4+2k2+1
=
4
2+
1
k2+
1
k2
+2

k2+
1
k2
≥2
,得
16
9
≤S<2
…(10分)
由(ⅰ)(ⅱ)知,Smin=
16
9
Smax=2
…(12分)
点评:本题考查椭圆的标准方程,考查直线与椭圆的位置关系,考查韦达定理的运用,正确表示四边形PMQN的面积是关键.
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