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1、
課時作業(yè)(五十四) 最值、范圍、證明問題
1.已知橢圓E的中心在坐標原點、對稱軸為坐標軸,且拋物線x2=-4y的焦點是它的一個焦點,又點A(1,)在該橢圓上。
(1)求橢圓E的方程。
(2)若斜率為的直線l與橢圓E交于不同的兩點B,C,當△ABC的面積最大時,求直線l的方程。
解析:(1)由已知得拋物線的焦點為(0,-),故設(shè)橢圓方程為+=1(a>)。
將點A(1,)代入方程得+=1,
整理得a4-5a2+4=0,解得a2=4或a2=1(舍去),
故所求橢圓方程為+=1。
(2)設(shè)直線l的方程為y=x+m,B,C的坐標分別為(x1,y1),(x2,y2),
由
2、得4x2+2mx+m2-4=0,
則Δ=8m2-16(m2-4)=8(8-m2)>0,
所以0≤m2<8。
由x1+x2=-m,x1x2=,
得|BC|=|x1-x2|=。
又點A到BC的距離為d=,
故S△ABC=|BC|·d=
≤·=,
當且僅當2m2=16-2m2,即m=±2時取等號。
當m=±2時,滿足0≤m2<8。
故直線l的方程為y=x±2。
2.在直角坐標系xOy中,以坐標原點O為圓心的圓與直線x-y=4相切。
(1)求圓O的方程。
(2)若圓O上有兩點M,N關(guān)于直線x+2y=0對稱,且
3、|MN|=2,求直線MN的方程。
(3)圓O與x軸相交于A,B兩點,圓內(nèi)的動點P使|PA|,|PO|,|PB|成等比數(shù)列,求·的取值范圍。
解析:(1)半徑r==2,
故圓O的方程為x2+y2=4。
(2)因為圓O上有兩點M,N關(guān)于直線x+2y=0對稱,故MN的斜率等于直線x+2y=0斜率的負倒數(shù),等于2,設(shè)MN的方程為y=2x+b,即2x-y+b=0。由弦長公式可得,圓心O到直線MN的距離等于=1。
由點到直線的距離公式可得1=,b=±,
故MN的方程為2x-y±=0。
(3)圓O與x軸相交于A(-2,0),B(2,0)兩點,圓內(nèi)的動點P使|PA|
4、,|PO|,|PB|成等比數(shù)列,
所以|PA|·|PB|=|PO|2,設(shè)點P(x,y),
則有·=x2+y2,
兩邊平方,化簡可得x2=y(tǒng)2+2。
由點P在圓內(nèi)可得x2+y2<4,故有0≤y2<1。
因為·=(-2-x,-y)·(2-x,-y)=x2+y2-4=2(y2-1)∈[-2,0),
即·的取值范圍是[-2,0)。
3.(20xx·河北五校二聯(lián))已知拋物線y2=4x,直線l:y=-x+b與拋物線交于A,B兩點。
(1)若x軸與以AB為直徑的圓相切,求該圓的方程;
(2)若直線l與y軸負半軸相交,求
5、△AOB(O為坐標原點)面積的最大值。
解析:(1)聯(lián)立,消去x并化簡整理得y2+8y-8b=0。
依題意有Δ=64+32b>0,解得b>-2。
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則y1+y2=-8,y1y2=-8b,
設(shè)圓心Q(x0,y0),則應(yīng)有x0=,y0==-4。
因為以AB為直徑的圓與x軸相切,得到圓半徑為r=|y0|=4,
又|AB|=
==
=。
所以|AB|=2r==8,
解得b=-。
所以x1+x2=2b-2y1+2b-2y2=4b+16=,所以圓心為。
故所求圓的方程為2+(y+4)2=16。
(2)因為直線l與y軸負半軸相交,所以
6、b<0,
又l與拋物線交于兩點,由(1)知b>-2,所以-2<b<0,
直線l:y=-x+b可化為x+2y-2b=0,點O到直線l的距離d==,
所以S△AOB=|AB|d=-4b=4 。
令g(b)=b3+2b2,-2<b<0,g′(b)=3b2+4b=3b,
b
-
g′(b)
+
0
-
g(b)
極大值
由上表可得g(b)的最大值為g=。所以當b=-時,△AOB的面積取得最大值。
4.(20xx·浙江二模)
已知橢圓+=1(a>b>0)的離心率為,且經(jīng)過點P。過它的兩個焦點F
7、1,F(xiàn)2分別作直線l1與l2,l1交橢圓于A,B兩點,l2交橢圓于C,D兩點,且l1⊥l2。
(1)求橢圓的標準方程;
(2)求四邊形ACBD的面積S的取值范圍。
解析:(1)由=得a=2c,
所以a2=4c2,b2=3c2,
將點P的坐標代入橢圓方程得c2=1,
故所求橢圓方程為+=1。
(2)當l1與l2中有一條直線的斜率不存在時,則另一條直線的斜率為0,此時四邊形的面積為S=6。
若l1與l2的斜率都存在,設(shè)l1的斜率為k,則l2的斜率為-。
∴直線l1的方程為y=k(x+1)。
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
聯(lián)立消去y整理得
(4k2+3)x2+8k2x+4k2-12=0。①
∴x1+x2=-,x1x2=,
∴|x1-x2|=,
∴|AB|=|x1-x2|=。②
注意到方程①的結(jié)構(gòu)特征,或圖形的對稱性,可以用-代替②中的k,得
|CD|=,
∴S=|AB|·|CD|=,
令k2=t∈(0,+∞),
∴S=
=
=6-≥6-=,
∴S∈。
綜上可知,四邊形ACBD的面積S的取值范圍為。