问题 解答题
已知椭圆C:
x2
a2
+y2=1(a>1)的上顶点为A,左焦点为F,直线AF与圆M:x2+y2+6x-2y+7=0相切.过点(0,-
1
2
)的直线与椭圆C交于P,Q两点.
(I)求椭圆C的方程;
(II)当△APQ的面积达到最大时,求直线的方程.
答案

(I)将圆M的一般方程x2+y2+6x-2y+7=0化为标准方程(x+3)2+(y-1)2=3,则圆M的圆心M(-3,1),半径r=

3

A(0,1),F(-c,0)(c=

a2-1
)得直线AF的方程为x-cy+c=0.

由直线AF与圆M相切,得

|-3-c+c|
1+c2
=
3

解得c=

2
c=-
2
(舍去).

c=

2
时,a2=c2+1=3,

故椭圆C的方程为

x2
3
+y2=1.

(II)由题意可知,直线PQ的斜率存在,设直线的斜率为k,则直线PQ的方程为y=kx-

1
2

因为点(0,-

1
2
)在椭圆内,所以对任意k∈R,直线都与椭圆C交于不同的两点.

y=kx-
1
2
x2
3
+y2=1
(1+3k2)x2-3kx-
9
4
=0

设点P,Q的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则y1=kx1-

1
2
y2=kx2-
1
2
x1+x2=
3k
1+3k2
x1x2=-
9
4(1+3k2)

所以|PQ|=

(x2-x1)2+(y2-y1)2
=
(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]
=
3
(1+k2)(1+4k2)
1+3k2

又因为点A(0,1)到直线y=kx-

1
2
的距离d=
3
2
k2+1

所以△APQ的面积为S=

1
2
|PQ|•d=
9
1+4k2
4(1+3k2)

t=

1
1+3k2
,则0<t≤1且k2=
1
3t
-
1
3
S=
9
4
t•
4
3t
-
1
3
=
9
4
4t
3
-
t2
3
=
9
4
-
1
3
(t-2)2+
4
3

因为0<t≤1,所以当t=1时,△APQ的面积S达到最大,

此时

1
1+3k2
=1,即k=0.

故当△APQ的面积达到最大时,直线的方程为y=-

1
2

不定项选择
写作题