已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)短轴的两个顶点与右焦点的连线构成等边三角形,直线3x+4y+6=0与以椭

已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)短轴的两个顶点与右焦点的连线构成等边三角形,直线3x+4y+6=0与以椭圆C的上顶点为圆心,以椭圆C的长半轴长为半径的圆相切.
(1)求椭圆C的方程;
(2)椭圆C与x轴负半轴交于点A,过点A的直线AM、AN分别与椭圆C交于M、N两点,kAM、kAN分别为直线AM、AN的斜率,kAM•kAN=-[3/4],求证:直线MN过定点,并求出该定点坐标;
(3)在(2)的条件下,求△AMN面积的最大值.
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吴明明 幼苗

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解题思路:(1)由等边三角形,得到a=2b,再由直线和圆相切的条件,得到5a=4b+6,解得a,b,即可得到椭圆方程;
(2)设出直线MN的方程,和M,N的坐标,把直线方程与椭圆方程联立,利用韦达定理表示出x1+x2和x1x2,进而利用kAM•kAN=-[3/4],求得k,t的关系,进而可求得直线MN恒过定点;
(3)设直线MN:x=my-1,联立椭圆方程,消去x,运用韦达定理,再由△AMN面积为S=[1/2]|AQ|•|y1-y2|,代入化简整理,再由对勾函数的性质,即可得到最大值.

(1)由于短轴的顶点与右焦点的距离为a,
则由短轴的两个顶点与右焦点的连线构成等边三角形,则a=2b,
又直线3x+4y+6=0与以椭圆C的上顶点为圆心,以椭圆C的长半轴长为半径的圆相切,
则d=
|0+4b+6|

32+42=a,即有5a=4b+6,
解得,a=2,b=1.
则椭圆方程为:
x2
4+y2=1;
(2)证明:设直线MN的方程为y=kx+t,M、N坐标分别为M(x1,y1)、N(x2,y2),


y=kx+t
x2+4y2=4⇒(1+4k2)x2+8ktx+4t2-4=0.
判别式为64k2t2-4(1+4k2)(4t2-4)>0,
∴x1+x2=-[8kt
1+4k2,x1x2=
4t2−4
1+4k2,
∵kAM=
y1
x1+2,kAN=
y2
x2+2,
∴kAM•kAN=
(kx1+t)(kx2+t)
(x1+2)(x2+2)=
k2x1x2+kt(x1+x2)+t2
x1x2+2(x1+x2)+4=-
3/4],
将韦达定理代入,并整理得
t2−4k2
4t2−16kt+16k2=-[3/4],化简得,t2-3kt+2k2=0,
即有t=k或t=2k,则直线MN的方程为y=k(x+1)或y=k(x+2),
由于A(-2,0),则直线MN恒过定点Q(-1,0);
(3)△AMN面积为S=[1/2]|AQ|•|y1-y2|,
设直线MN:x=my-1,联立椭圆方程,得到(4+m2)y2-2my-3=0,
则y1+y2=[2m
4+m2,y1y2=
−3
4+m2,
则S=
1/2
(y1+y2)2−4y1y2]=[1/2]
(
2m
4+m2)2+
12
4+m2=
2
3+m2
4+m2=
2

3+m2+
1

3+m2

3+m2=u(u≥
3),则u+
1
u在[
3,+∞)递增,当u=
3,即有m=0,
则u+
1
u取最小值
4
3
3,此时S取得最大值2×
3
4
3=

3
2.

点评:
本题考点: 直线与圆锥曲线的关系;椭圆的标准方程.

考点点评: 本题考查椭圆的方程和性质,考查直线和圆相切的条件,考查联立直线方程和椭圆方程,消去未知数,运用韦达定理,以及化简整理的运算能力,属于中档题.

1年前

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