三、解答题

21)(本小题满分12分)

已知椭圆的中心在坐标原点O,焦点在x轴上,椭圆的短轴端点和焦点

所组成的四边形为正方形,两准线间的距离为4.

()求椭圆的方程;

()直线l过点P(0,2)且与椭圆相交于AB两点,当ΔAOB面积取得最大值时,

求直线l的方程.

解:设椭圆方程为1(ab0)

()由已知得        .

    ∴所求椭圆方程为

      +y2=1

()解法一:由题意知直线l的斜率存在,

            设直线l的方程为y=kx+2A(x1y1)B(x2y2)

    ,消去y得关于x的方程:

    (1+2k2)x2+8kx+60

    由直线l与椭圆相交于AB两点,∴△>0  64k2-24(1+2k2)0

    解得  k2

   又由韦达定理得   

  |AB||x1-x2|

       

    原点O到直线l的距离d=.

    SAOB=|AB|·d=

    解法1:对S=两边平方整理得:

    4S2k4+4(S2-4)k2+S2+24=0                    (*)

S0

    整理得:S2.

    S0

    0S.

    从而SAOB的最大值为S=

    此时代入方程(*)

    4k4-28k2+490

    k=±

    所以,所求直线方程为:±x-2y+40

解法2:令m=(m0)

       2k2=m2+3.

       S=.

    当且仅当mm2时,

    Smax=.

    此时k=±.

    所以,所求直线方程为±x-2y+40

解法二:由题意知直线l的斜率存在且不为零.

    设直线l的方程为ykx+2A(x1y1)B(x2y2)

    则直线lx轴的交点D(-0)

由解法一知    k2    

    解法1SAOB=|OD|·|y1-y2|=||·|kx1+2-kx2-2|

               |x1-x2|

    =

    =.

   下同解法一.

解法2SAOB=SPOB-SPOA

    =×2×||x2|-|x1||

    =|x2-x1|

    =.

    下同解法一.

 

    

 

 

 

 

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