一道圆锥曲线的数学题,求答案

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飘渺的绿梦
2012-04-09 · TA获得超过3.5万个赞
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第一个问题:
显然,△ABO是以AB为斜边的直角三角形,又M是AB的中点,且|向量OM|=√5/2,
∴|OM|=√5/2,∴|AB|=√5。
由勾股定理,有:|OA|^2+|OB|^2=|AB|^2,∴a^2+b^2=5。······①
∵e=c/a=√3/2,∴2c=√3a,∴4c^2=3a^2,∴4(a^2-b^2)=3a^2,∴a^2=4b^2。······②
将②代入到①中,得:4b^2+b^2=5,∴b^2=1,∴a^2=4。
∴满足条件的椭圆方程是:x^2/4+y^2=1。

第二个问题:
一、当直线PQ⊥x轴时,PQ的方程显然为:x=-1。
  令x^2/4+y^2=1中的x=-1,得:1/4+y^2=1,∴y^2=3/4,∴y1=√3/2、y2=-√3/2。
  不失一般性,设P在x轴的上方,则Q在x轴的下方,
  ∴点P、Q的坐标分别是(-1,√3/2)、(-1,-√3/2)。
  设点(-1,0)为C,则:|OC|=1、点P、Q到OC的距离都是√3/2。
  ∴△POC的面积=△QOC的面积=(1/2)|OC|×(√3/2)=√3/4。
  ∴△POQ的面积=△POC的面积+△QOC的面积=2△POC的面积=√3/2。

二、当PQ有斜率时,斜率不为0,否则P、O、Q共线,无法构成三角形。
  当PQ有非零斜率时,令斜率为k,得:l 的方程为:y=k(x+1)=kx+k。
  ∵点P、Q都在直线y=kx+k上,∴可令P、Q的坐标分别为(m,km+k)、(n,kn+k)。
  联立:y=kx+k、x^2/4+y^2=1,消去y,得:x^2/4+(kx+k)^2=1,
  ∴x^2+4k^2x^2+8k^2x+4k^2-1=0,∴(1+4k^2)x^2+8k^2x+4k^2-1=0。
  显然,m、n是方程(1+4k^2)x^2+8k^2x+4k^2-1=0的根,∴由韦达定理,有:
  m+n=-8k^2/(1+4k^2)、mn=(4k^2-1)/(1+4k^2)。
  
  由两点间的距离公式,有:
  |PQ|=√[(m-n)^2+(km+k-kn-k)^2]=√[(1+k^2)(m-n)^2]。
  由PQ的方程y=kx+k,得:kx-y+k=0。
  由点到直线间的距离公式,有:点O到PQ的距离d=|k|/√(k^2+1)。
 
  于是:
  △POQ的面积
  =(1/2)|PQ|d=(1/2)[|k|/√(k^2+1)]√[(1+k^2)(m-n)^2]
  =(1/2)|k|√(m-n)^2=(1/2)|k|√[(m+n)^2-4mn]
  =(1/2)|k|√{[-8k^2/(1+4k^2)]^2-4(4k^2-1)/(1+4k^2)}
  =|k|√{[4k^2/(1+4k^2)]^2-(4k^2-1)/(1+4k^2)}
  =|k|√[16k^4-(16k^4-1)]/(1+4k^2)=|k|/(1+4k^2)
  =1/(4|k|+1/|k|)。
  ∵4|k||1/|k|≧2√[4|k|(1/|k|)]=4,∴1/(4|k|+1/|k|)≦1/4。
  ∴当4|k|=1/|k|时,△POQ的面积有最大值为1/4。
  
  由4|k|=1/|k|,得:|k|=1/4,∴k=1/2,或k=-1/2。
  ∴当△POQ的面积有最大值时,直线 l 的方程是:
  y=(1/2)(x+1),或y=-(1/2)(x+1),
  即是:x-2y+1=0,或x+2y+1=0。
zgzyzzj
2012-04-20
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显然,△ABO是以AB为斜边的直角三角形,又M是AB的中点,且|向量OM|=√5/2,
∴|OM|=√5/2,∴|AB|=√5。
由勾股定理,有:|OA|^2+|OB|^2=|AB|^2,∴a^2+b^2=5。······①
∵e=c/a=√3/2,∴2c=√3a,∴4c^2=3a^2,∴4(a^2-b^2)=3a^2,∴a^2=4b^2。······②
将②代入到①中,得:4b^2+b^2=5,∴b^2=1,∴a^2=4。
∴满足条件的椭圆方程是:x^2/4+y^2=1。

第二个问题:
一、当直线PQ⊥x轴时,PQ的方程显然为:x=-1。
  令x^2/4+y^2=1中的x=-1,得:1/4+y^2=1,∴y^2=3/4,∴y1=√3/2、y2=-√3/2。
  不失一般性,设P在x轴的上方,则Q在x轴的下方,
  ∴点P、Q的坐标分别是(-1,√3/2)、(-1,-√3/2)。
  设点(-1,0)为C,则:|OC|=1、点P、Q到OC的距离都是√3/2。
  ∴△POC的面积=△QOC的面积=(1/2)|OC|×(√3/2)=√3/4。
  ∴△POQ的面积=△POC的面积+△QOC的面积=2△POC的面积=√3/2。

二、当PQ有斜率时,斜率不为0,否则P、O、Q共线,无法构成三角形。
  当PQ有非零斜率时,令斜率为k,得:l 的方程为:y=k(x+1)=kx+k。
  ∵点P、Q都在直线y=kx+k上,∴可令P、Q的坐标分别为(m,km+k)、(n,kn+k)。
  联立:y=kx+k、x^2/4+y^2=1,消去y,得:x^2/4+(kx+k)^2=1,
  ∴x^2+4k^2x^2+8k^2x+4k^2-1=0,∴(1+4k^2)x^2+8k^2x+4k^2-1=0。
  显然,m、n是方程(1+4k^2)x^2+8k^2x+4k^2-1=0的根,∴由韦达定理,有:
  m+n=-8k^2/(1+4k^2)、mn=(4k^2-1)/(1+4k^2)。
  
  由两点间的距离公式,有:
  |PQ|=√[(m-n)^2+(km+k-kn-k)^2]=√[(1+k^2)(m-n)^2]。
  由PQ的方程y=kx+k,得:kx-y+k=0。
  由点到直线间的距离公式,有:点O到PQ的距离d=|k|/√(k^2+1)。
 
  于是:
  △POQ的面积
  =(1/2)|PQ|d=(1/2)[|k|/√(k^2+1)]√[(1+k^2)(m-n)^2]
  =(1/2)|k|√(m-n)^2=(1/2)|k|√[(m+n)^2-4mn]
  =(1/2)|k|√{[-8k^2/(1+4k^2)]^2-4(4k^2-1)/(1+4k^2)}
  =|k|√{[4k^2/(1+4k^2)]^2-(4k^2-1)/(1+4k^2)}
  =|k|√[16k^4-(16k^4-1)]/(1+4k^2)=|k|/(1+4k^2)
  =1/(4|k|+1/|k|)。
  ∵4|k||1/|k|≧2√[4|k|(1/|k|)]=4,∴1/(4|k|+1/|k|)≦1/4。
  ∴当4|k|=1/|k|时,△POQ的面积有最大值为1/4。
  
  由4|k|=1/|k|,得:|k|=1/4,∴k=1/2,或k=-1/2。
  ∴当△POQ的面积有最大值时,直线 l 的方程是:
  y=(1/2)(x+1),或y=-(1/2)(x+1),
  即是:x-2y+1=0,或x+2y+1=0
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