(本题满分14分)
已知动直线与椭圆:交于两不同点,且的面积,其中为坐标原点。
(Ⅰ)证明:和均为定值;
(Ⅱ)设线段的中点为,求的最大值;
(Ⅲ)椭圆上是否存在三点,使得?若存在,判断的形状;若不存在,请说明理由。
(Ⅰ)当直线的斜率不存在时,两点关于轴对称,则 ,
由在椭圆上,则,而,则,
于是,。
当直线的斜率存在,设直线为,代入可得,即,,即,
由韦达定理,
,,
则,满足。
,
综上可知,。
(Ⅱ)当直线的斜率不存在时,由(Ⅰ)知;
当直线的斜率存在时,由(Ⅰ)知,,
,当且仅当,即时等号成立。
综上可知的最大值为。
(Ⅲ)假设椭圆上存在三点,使得,
由(Ⅰ)知 ,,,
解得。
因此只能从中选取,只能从中选取,
因此只能从中选取三个不同点,而这三点的两两连线必有一个过原点,这与相矛盾,
故椭圆上不存在三点,使得。
本题主要对圆锥曲线知识的综合运用。
(Ⅰ)本题应该先分别讨论动直线的斜率是否存在这两种情况。若其斜率不存在,此时直线与轴垂直,求出点两点的坐标,分别求出即可。若直线斜率存在,可设直线的方程为,将联立,利用韦达定理分别求出。再利用,得出与之间的等式关系,然后再结合韦达定理便可得出结论。最后再综合以上讨论,题目便可得证。
(Ⅱ)本题应该先求出和,进而得到。再利用均值不等式,便可求出的最大值。
(Ⅲ)本题利用反证法。假设存在三点满足题目条件,再结合(1)中结论,猜测情况中的所满足的条件,最后发现此条件与矛盾,便可得到假设不成立。于是不存在这样的三点。