设直线l:y=k(x+1)与椭圆x的平方+3y的平方=a²(a>0)相交于A.B两个不同的点,与x轴相设直线l:y=k(x+1)与椭圆x的平方+3y的平方=a²(a>0)相交于A.B两个不同的点,与x轴相交于点C,记O为坐标原点,(1)证明:a的平方>(3*k的平方)/(1+3*k的平方)(2)若向量AC=向量2CB,求△OAB的面积取得最大值时的椭圆方程
设直线l:y=k(x+1)与椭圆x的平方+3y的平方=a²(a>0)相交于A.B两个不同的点,与x轴相
设直线l:y=k(x+1)与椭圆x的平方+3y的平方=a²(a>0)相交于A.B两个不同的点,与x轴相交于点C,记O为坐标原点,
(1)证明:a的平方>(3*k的平方)/(1+3*k的平方)
(2)若向量AC=向量2CB,求△OAB的面积取得最大值时的椭圆方程
第一个问题:
联立:y=k(x+1)、x^2+3y^2=a^2,消去y,得:x^2+3[k(x+1)]^2=a^2,
∴x^2+3k^2(x^2+2x+1)-a^2=0,∴(1+3k^2)x^2+6k^2+3k^2-a^2=0.
∵直线y=k(x+1)与椭圆x^2+3y^2=a^2有两交点,
∴方程(1+3k^2)x^2+6k^2+3k^2-a^2=0有两不等实根,
∴判别式=36k^4-4(1+3k^2)(3k^2-a^2)>0,
∴9k^4-(3k^2-a^2+9k^4-3k^2a^2)>0, ∴-3k^2+a^2+3k^2a^2>0,
∴(1+3k^2)a^2>3k^2, ∴a^2>3k^2/(1+3k^2).
第二个问题:
∵向量AC=2向量CB, ∴|AC|=2|CB|, ∴|AC|/|CB|=2.
令y=k(x+1)中的y=0,得:k(x+1)=0.
显然k不能为0,否则O、A、B共线,无法构成三角形.∴x=-1.
∴点C的坐标为(-1,0),∴|OC|=1.
∵点A、B都在直线y=k(x+1)=kx+k上,
∴可令点A、B的坐标分别为(m,km+k)、(n,kn+k).
不失一般性,设点A在x轴的上方,则点B在x轴的下方.
分别过A、B作x轴的垂线,垂足分别为D、E.
显然有:|AD|=km+k、|BE|=-kn-k.
∵AD⊥ED、BE⊥ED,∴△ACD∽△BCE,∴|AD|/|BE|=|AC|/|CB|=2,
∴(km+k)/(-kn-k)=2,∴(m+1)/(n+1)=-2,∴m+1=-2n-2,
∴n=-(3+m)/2.
由|AD|/|BE|=2,得:|AD|=2|BE|=km+k.
∴△OAB的面积
=△OAC的面积+△OBC的面积=(1/2)|OC||AD|+(1/2)|OC||BE|
=(1/2)(|AD|+|BE|)=(1/4)(2|AD|+2|BE|)
=(1/4)[2(km+k)+(km+k)]=(3/4)(km+k).
显然,km+k的取值范围是(0,b],∴当km+k=b时,△OAB的面积最大.
改写椭圆方程,得:x^2/a^2+y^2/(a/√3)^2=1,∴b=a/√3.
∴当△OAB的面积最大时,点A为椭圆的上顶点,∴此时点A的坐标为(0,a/√3).
∴m=0、km+k=a/√3,∴k=a/√3.
由m=0,得:n=-(3+m)/2=-3/2,∴kn+k=(-3/2)a/√3+a/√3=-a/(2√3).
点B的坐标为(-3/2,-a/(2√3)).
∵点B在椭圆上,∴(-3/2)^2+3[-a/(2√3)]^2=a^2,
∴9/4+a^2/4=a^2,∴9+a^2=4a^2,∴3a^2=9,∴a^2=3.
∴椭圆方程为:x^2+3y^2=3.