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精英家教网已知半椭圆
x2
b2
+
y2
a2
=1 (y≥0)
和半圆x2+y2=b2(y≤0)组成曲线C,其中a>b>0;如图,半椭圆
x2
b2
+
y2
a2
=1 (y≥0)
内切于矩形ABCD,且CD交y轴于点G,点P是半圆x2+y2=b2(y≤0)上异于A,B的任意一点,当点P位于点M(
6
3
,-
3
3
)
时,△AGP的面积最大.
(1)求曲线C的方程;
(2)连PC、PD交AB分别于点E、F,求证:AE2+BF2为定值.
分析:(1)由题设条件知(
6
3
)2+(-
3
3
)2=b2
,所以b=1,由此可知半圆x2+y2=b2(y≤0)在点M处的切线与直线AG平行,所以OM⊥AG,kAG=
2
=
a
b
,所以a=
2
,所以曲线C的方程为x2+
y2
2
=1 (y≥0)
或x2+y2=1(y≤0).
(2)设P(x0,y0),则有直线PC的方程为y-
2
=
y0-
2
x0-1
(x-1)
,令y=0,得B1,所以AE=2-
2
(x0-1)
y0-
2
;直线PD的方程为y-
2
=
y0-
2
x0+1
(x+1)
,令y=0,得xF=-1-
2
(x0+1)
y0-
2
BF=2+
2
(x0+1)
y0-
2
.由此入手能够推导出AE2+BF2为定值.
解答:解:(1)已知点M(
6
3
,-
3
3
)

在半圆x2+y2=b2(y≤0)上,
所以(
6
3
)2+(-
3
3
)2=b2
,又b>0,
所以b=1,当半圆x2+y2=b2(y≤0)
在点P处的切线与直线AG平行时,
点P到直线AG的距离最大,
此时△AGP的面积取得最大值,
故半圆x2+y2=b2(y≤0)
在点M处的切线与直线AG平行,
所以OM⊥AG,又kOM=
yM-0
xM-0
=-
2
2

所以kAG=
2
=
a
b
,又b=1,所以a=
2
,(4分)
所以曲线C的方程为x2+
y2
2
=1 (y≥0)
或x2+y2=1(y≤0).
(2)点C(1,
2
)
,点D(-1,
2
)

设P(x0,y0),则有直线PC的方程为y-
2
=
y0-
2
x0-1
(x-1)

令y=0,得x=1-
2
(x0-1)
y0-
2

所以AE=2-
2
(x0-1)
y0-
2

直线PD的方程为y-
2
=
y0-
2
x0+1
(x+1)

令y=0,得xF=-1-
2
(x0+1)
y0-
2

所以BF=2+
2
(x0+1)
y0-
2

AE2+BF2=[2-
2
(x0-1)
y0-
2
]2+[2+
2
(x0+1)
y0-
2
]2

=
4
x
2
0
+4
(y0-
2
)
2
+
8
2
y0-
2
+8

又由x02+y02=1,得x02=1-y02
代入上式得AE2+BF2=
8-4
y
2
0
(y0-
2
)
2
+
8
2
y0-
2
+8

=
8-4
y
2
0
+8
2
(y0-
2
)
(y0-
2
)
2
+8

=
-4(y0-
2
)
2
(y0-
2
)
2
+8=4
,所以AE2+BF2为定值.
点评:本题考查圆锥曲线的综合应用,解题时要认真审题,仔细解答.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中数学 来源: 题型:

设A(x1,y1),B(x2,y2)是椭圆
y2
a2
+
x2
b2
=1(a>b>0)
上的两点,已知O为坐标原点,椭圆的离心率e=
3
2
,短轴长为2,且
m
=(
x1
b
y1
a
),
n
=(
x2
b
y2
a
)
,若
m
n
=0

(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)若直线AB过椭圆的焦点F(0,c)(c为半焦距),求△AOB的面积.

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科目:高中数学 来源: 题型:

(2012•烟台一模)直线l与椭圆
y2
a2
+
x2
b2
=1(a>b>0)
交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,已知
m
=(ax1,by1),
n
=(ax2,by2),若
m
n
且椭圆的离心率e=
3
2
,又椭圆经过点(
3
2
,1)
,O为坐标原点.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)若直线l过椭圆的焦点F(0,c)(c为半焦距),求直线l的斜率k的值;
(Ⅲ)试问:△AOB的面积是否为定值?如果是,请给予证明;如果不是,请说明理由.

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科目:高中数学 来源: 题型:

已知半椭圆
y2
a2
+
x2
b2
=1(y≥0,a>b>0)和半圆x2+y2=b2(y≤0)组成的曲线C如图所示.曲线C交x轴于点A,B,交y轴于点G,H,点M是半圆上异于A,B的任意一点,当点M位于点(
6
3
,-
3
3
)时,△AGM的面积最大,则半椭圆的方程为
y2
2
+x2=1
(y≥0)
y2
2
+x2=1
(y≥0)

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科目:高中数学 来源: 题型:

已知椭圆
y2
a2
+
x2
b2
=1
的一个焦点为F(0,2
2
)
,与两坐标轴正半轴分别交于A,B两点(如图),向量
AB
与向量
m
=(-1,
2
)
共线.
(1)求椭圆的方程;
(2)若斜率为k的直线过点C(0,2),且与椭圆交于P,Q两点,求△POC与△QOC面积之比的取值范围.

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