问题 解答题
在直角坐标平面中,△ABC的两个顶点为A(0,-1),B(0,1)平面内两点G、M同时满足①
GA
+
GB
+
GC
=
0
,②|
MA
|
=|
MB
|
=|
MC
|
,③
GM
AB

(1)求顶点C的轨迹E的方程
(2)设P、Q、R、N都在曲线E上,定点F的坐标为(
2
,0),已知
PF
FQ
RF
FN
PF
RF
=0.求四边形PRQN面积S的最大值和最小值.
答案

(1)设C(x,y),

GA
+
GB
=2
GO

由①知

GC
=2
GO

∴G为△ABC的重心,

∴G(

x
3
y
3

由②知M是△ABC的外心,

∴M在x轴上.

由③知M(

x
3
,0),

|

MC
|=|
MA
|得

(
x
3
)
2
+1
=
(x-
x
3
)
2
+y2

化简整理得:

x2
3
+y2=1(x≠0)

(2)F(

2
,0)恰为
x2
3
+y2=1
的右焦点

设PQ的斜率为k≠0且k≠±

2
2

则直线PQ的方程为y=k(x-

2

y=k(x-
2
)
x2+3y2-3=0
⇒(3k2+1)x2-6
2
k2x+6k2-3=0

设P(x1,y1),Q(x2,y2

则x1+x2=

6
2
k2
3k2+1
,x1•x2=
6k2-3
3k2+1

则|PQ|=

1+k2
(x1+x2)2-4x1x2

=

1+k2
(
6
2
k2
3k2+1
)
2
-4•
6k2-3
3k2+1

=

2
3
(k2+1)
3k2+1

∵RN⊥PQ,把k换成-

1
k

得|RN|=

2
3
(k2+1)
3+k2

∴S=

1
2
|PQ|•|RN|

=

6(k2+1)2
(3k2+1)(k2+3)
=2-
8
3(k2+
1
k2
)+10

3(k2+

1
k2
)+10=
8
2-S
k2+
1
k2
≥2,

8
2-S
≥16,

3
2
≤S<2,(当k=±1时取等号)

又当k不存在或k=0时S=2

综上可得

3
2
≤S≤2,

∴Smax=2,Smin=

3
2

问答题
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