圆锥曲线(椭圆)已知椭圆C的中心在原点,一个焦点F(0,√2),且长轴长与短轴长的比是√2:1(1)求椭圆的方程.(2)过点P作倾斜角互补的两条不同的直线PA,PB分别交椭圆C于另外两点A,B,求证:直线AB的斜率为定值.(3)求三角形PAB面积的最大值.P是椭圆上横坐标为1的第一象限内的点。

问题描述:

圆锥曲线(椭圆)
已知椭圆C的中心在原点,一个焦点F(0,√2),且长轴长与短轴长的比是√2:1
(1)求椭圆的方程.
(2)过点P作倾斜角互补的两条不同的直线PA,PB分别交椭圆C于另外两点A,B,求证:直线AB的斜率为定值.
(3)求三角形PAB面积的最大值.
P是椭圆上横坐标为1的第一象限内的点。

(1)、由题意知该椭圆的焦点在y轴上,设椭圆的方程为x²/b²+y²/a²=1 (a>b>0)
由已知条件可写出c=√2,a:b=√2:1,又a²=b²+c²,三式联立解得a=2,b=√2
所以椭圆的方程为x²/2+y²/4=1
(2)证明:设A(x1,y1)、B(x2,y2),很容易算出P点坐标为(1,√2),
设PA的斜率为k,则PB的斜率为-k。由点斜式可写出其方程分别为:
PA:y=k(x-1)+√2
PB:y=-k(x-1)+√2
分别代入椭圆方程,得:
(k²+2)x²-(2k²-2√2k)x+(k²-2√2k-2)=0
(k²+2)x²-(2k²+2√2k)x+(k²+2√2k-2)=0
由于x=1是以上两个方程的解,所以将这两个方程分解因式得
(x-1)[(k²+2)x-(k²-2√2k-2)]=0
(x-1)[(k²+2)x-(k²+2√2k-2)]=0
所以x1=(k²-2√2k-2)/(k²+2),x2=(k²+2√2k-2)/(k²+2)
所以直线AB的斜率为:
(y2-y1)/(x2-x1)
=[-k(x2-1)+√2-k(x1-1)-√2]/(x2-x1)
=[2-(x1+x2)]k/(x2-x1)
=[2-2(k²-2)/(k²+2)]k/[2*2√2k/(k²+2)]
=[2-2(k²-2)/(k²+2)]k/[2*2√2k/(k²+2)]
=√2
直线AB的斜率为定值√2得证。
(3)前面已证出直线AB的斜率为定值√2,所以可设AB的直线方程为y=√2x+m,则
△PAB的AB边上的高,就是点P到直线AB的距离,由点到直线的距离公式可求得这个距离为
h=|√2 -√2 +m|/√(2+1)=|m|/√3
直线AB与椭圆方程联立消y得
4x²+2√2mx+m²-4=0
由判别式△=(2√2m)²-4*4(m²-4)>0,解得m²由韦达定理有
x1+x2= -(√2/2)m
x1x2=(m²-4)/4
所以|AB|²
=(x1-x2)²+(y1-y2)²
=(x1-x2)²+[(√2x1+m)- (√2x2+m)]²
=3(x1-x2)²
=3[(x1+x2)²-4x1x2]
=3{[-(√2/2)m]²-4*(m²-4)/4}
=(3/2)*(8-m²)
所以|AB|=√[(3/2)*(8-m²)]
所以△PAB 的面积S =(1/2)*|AB|*h=(1/2)*√[(3/2)*(8-m²)]* |m|/√3=|m|*√(8-m²)/(2√2)=√[(8-m²)m²]/(2√2)= √[16-(m²-4)²]/(2√2)
当m²=4时,上式到得最大值,最大面积为√2

哎,当初没学好

(1)求椭圆方程
由已知可得
a:b=√2:1
a²=b²+(√2)²
解得a²=4,b²=2
∴椭圆方程为x²/2+y²/4=1
(2)证:直线AB的斜率为定值.
由已知,P点坐标为(1,√2),若PA的斜率为k,那么PB的斜率为-k.其方程分别为:
y=k(x-1)+√2; y=-k(x-1)+√2,
分别代入椭圆方程,得:
(k²+2)x²-(2k²-2√2k)x+(k²-2√2k-2)=0
(k²+2)x²-(2k²+2√2k)x+(k²+2√2k-2)=0
由于x=1是以上两个方程的解,所以将这两个方程分解因式得
(x-1)[(k²+2)x-(k²-2√2k-2)]=0
(x-1)[(k²+2)x-(k²+2√2k-2)]=0
所以x1=(k²-2√2k-2)/(k²+2),x2=(k²+2√2k-2)/(k²+2)
所以直线AB的斜率为:
(y2-y1)/(x2-x1)
=[-k(x2-1)+√2-k(x1-1)-√2]/(x2-x1)
=[2-(x1+x2)]k/(x2-x1)
=[2-2(k²-2)/(k²+2)]k/[2*2√2k/(k²+2)]
=[2-2(k²-2)/(k²+2)]k/[2*2√2k/(k²+2)]
=√2
直线AB的斜率为定值√2得证.
(3)求三角形PAB面积的最大值
令A点坐标为(√2cosa,2sina),直线AB方程为y-2sina=√2(x-√2cosa),
P到AB的距离PD为|√2-√2+2sina-2cosa|/√3=(2/√3)*|sina-cosa|
AB的距离为|x1-x2|*√(1+k^2)=√3*|x1-x2|,
把方程y-2sina=√2(x-√2cosa),代入椭圆方程,得
x^2+√2(sina-cosa)-2sinacosa=0,
x1=√2cosa,x2=-√2sina
于是PAB的面积=(1/2)*|PD|*|AB|
=(1/2)*√3*√2|sina+cosa|*(2/√3)|sina-cosa|
=√2|sina^2-cosa^2 |,
所以面积最大值为√2.
经验之谈:在涉及到椭圆的求最大值、最小值问题,一般把椭圆用参数方程表示是捷径,甚至在高中范围内是唯一方法.

(1)
∵椭圆C的中心在原点,一个焦点F(0,√2()
∴设椭圆方程为x²/b²+y²/a²=1
由已知可得
a:b=√2:1
a²=b²+(√2)²
解得a²=4,b²=2
∴椭圆方程为x²/2+y²/4=1
(2)
点P是哪个点?