问题 解答题
已知圆O:x2+y2=1,点O为坐标原点,一条直线l:y=kx+b(b>0)与圆O相切并与椭圆
x2
2
+y2=1
交于不同的两点A、B.
(Ⅰ)设b=f(k),求f(k)的表达式,并注明k的取值范围;
(Ⅱ)若
OA
OB
=
2
3
,求直线l的方程;
(Ⅲ)若
OA
OB
=m(
2
3
≤m≤
3
4
),求△OAB面积S的取值范围.
答案

(Ⅰ)y=kx+b(b>0)与圆x2+y2=1相切,则

|b|
1+k2
=1,

即b2=k2+1,k≠0,所以b=

k2+1
(b>0)

f(k)=

k2+1
 (k∈R, k≠0)(3分)

(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2)则由

y=kx+b
x2
2
+y2=1
,消去y

得(2k2+1)x2+4kbx+2b2-2=0

又△=8k2>0

x1+x2=-

4kb
2k2+1
x1x2=
2b2-2
2k2+1
(5分)

从而

OA
OB
=x1x2+y1y2=
k2+1
2k2+1
=
2
3
,∴k=±1

b=

k2+1
=
2
(7分)

∴直线l的方程为:±x-y+

2
=0.(8分)

(Ⅲ)由(Ⅱ)知:

k2+1
2k2+1
=m,又
2
3
≤m≤
3
4

2
3
k2+1
2k2+1
3
4
1
2
k2≤1
(10分)

由弦长公式,得|AB|=

k2+1
2
2k2
2k2+1
=
2k2(k2+1)
2k2+1

又点O到直线AB的距离d=

|b|
k2+1
=
b
k2+1
=1

S=

1
2
|AB|•d=
2k2(k2+1)
2k2+1
(12分)S2=
2k4+2k2
4k4+4k2+1
=
1
2
-
1
2(2k2+1)2
(
1
2
k2≤1)

6
4
≤S≤
2
3
(14分)

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