问题
解答题
椭圆E的中心在坐标原点O,焦点在x轴上,离心率为
(Ⅰ)求椭圆E的方程及直线AB的斜率; (Ⅱ)求证:当△PAB的面积取得最大值时,原点O是△PAB的重心. |
答案
(Ⅰ)由e2=1-
=b2 a2
及1 4
+1 a2
=1,9 4b2
解得a2=4,b2=3,…(1分)
椭圆方程为
+x2 4
=1; …(2分)y2 3
设A(x1,y1)、B(x2,y2),
由
+PA
=mPB
得OP
(x1+x2-2,y1+y2-3)=m(1,
),3 2
即
…(3分)x1+x2=2+m y1+y2=3+
m3 2
又
+x12 4
=1,y12 3
+x22 4
=1,y22 3
两式相减得kAB=
=-y2-y1 x2-x1
×3 4
=-x1+x2 y1+y2
×3 4
=-2+m 3+
m3 2
;…(5分)1 2
(Ⅱ)证明:设AB的方程为 y=-
x+t,1 2
代入椭圆方程得:x2-tx+t2-3=0,…(6分)
△=3(4-t2),|AB|=
×1+ 1 4
=3(4-t2)
×15 2
,4-t2
点P到直线AB的距离为d=
,|4-2t| 5
S△PAB=
|2-t|3 2
=4-t2 1 2
(-2<t<2). …(8分)3(2-t)3(2+t)
令f(t)=3(2-t)3(2+t),
则f’(t)=-12(2-t)2(t+1),
由f’(t)=0得t=-1或2(舍),
当-2<t<-1时,f’(t)>0,
当-1<t<2时f’(t)<0,
所以当t=-1时,f(t)有最大值81,
即△PAB的面积的最大值是
; …(10分)9 2
根据韦达定理得 x1+x2=t=-1,
而x1+x2=2+m,所以2+m=-1,得m=-3,
于是x1+x2+1=3+m=0,y1+y2+
=3+3 2
+3m 2
=0,3 2
因此△PAB的重心坐标为(0,0). …(12分)