在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率e=63,且椭圆C上的点到点Q(0,2)的
在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率e=63,且椭圆C上的点到点Q(0,2)的距离的最大值为3.(1)求椭圆C的方程;(2)...
在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率e=63,且椭圆C上的点到点Q(0,2)的距离的最大值为3.(1)求椭圆C的方程;(2)在椭圆C上,是否存在点M(m,n),使得直线l:mx+ny=1与圆O:x2+y2=1相交于不同的两点A,B,且△OAB的面积最大?若存在,求出点M的坐标及对应的△OAB的面积;若不存在,请说明理由.
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(1)∵e=
,
∴
=
,于是a2=3b2.
设椭圆C上任一点P(x,y),
则|PQ|2=x2+(y?2)2=a2(1?
)+(y?2)2=?2y2?4y+4+3b2(-b≤y≤b).
当0<b<1时,|PQ|2在y=-b时取到最大值,且最大值为b2+4b+4,
由b2+4b+4=9解得b=1,与假设0<b<1不符合,舍去.
当b≥1时,|PQ|2在y=-1时取到最大值,且最大值为3b2+6,
由3b2+6=9解得b2=1.于是a2=3,椭圆C的方程是
+y2=1.
(2)圆心到直线l的距离为d=
,弦长AB=2
,
∴△OAB的面积为S=
AB?d=d
,
于是S2=d2(1?d2)=?(d2?
)2+
.
而M(m,n)是椭圆上的点,
∴
+n2=1,即m2=3-3n2,
于是d2=
=
,而-1≤n≤1,
∴0≤n2≤1,1≤3-2n2≤3,
∴
≤d2≤1,
于是当d2=
时,S2取到最大值
,此时S取到最大值
,
此时n2=
,m2=
.
综上所述,椭圆上存在四个点(
,
)、(?
,
)、(
,?
)、(?
,?
),
使得直线与圆相交于不同的两点A、B,且△OAB的面积最大,且最大值为
| ||
3 |
∴
c2 |
a2 |
2 |
3 |
设椭圆C上任一点P(x,y),
则|PQ|2=x2+(y?2)2=a2(1?
y2 |
b2 |
当0<b<1时,|PQ|2在y=-b时取到最大值,且最大值为b2+4b+4,
由b2+4b+4=9解得b=1,与假设0<b<1不符合,舍去.
当b≥1时,|PQ|2在y=-1时取到最大值,且最大值为3b2+6,
由3b2+6=9解得b2=1.于是a2=3,椭圆C的方程是
x2 |
3 |
(2)圆心到直线l的距离为d=
1 | ||
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1?d2 |
∴△OAB的面积为S=
1 |
2 |
1?d2 |
于是S2=d2(1?d2)=?(d2?
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1 |
4 |
而M(m,n)是椭圆上的点,
∴
m2 |
3 |
于是d2=
1 |
m2+n2 |
1 |
3?2n2 |
∴0≤n2≤1,1≤3-2n2≤3,
∴
1 |
3 |
于是当d2=
1 |
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1 |
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1 |
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此时n2=
1 |
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3 |
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综上所述,椭圆上存在四个点(
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使得直线与圆相交于不同的两点A、B,且△OAB的面积最大,且最大值为
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