点P为圆O:x2+y2=a2(a>0)上一动点,PD⊥x轴于D点,记线段PD的中点M的运动轨迹为曲线C.
(I)求曲线C的方程;
(II)若动直线l与曲线C交于A、B两点,当△OAB(O是坐标原点)面积取得最大值,且最大值为1时,求a的值.
(Ⅰ)设P(x0,y0),M(x,y),由
,得x=x0 y=
y01 2
,…(2分)x0=x y0=2y
代入x2+y2=a2,得
+x2 a2
=1.…(4分)y2 a2 4
(Ⅱ)①当l斜率不存在时,设x=t,由已知得-a<t<a,
由
,得y2=x2+4y2=a2 x=t a2-t2 4
所以S△OAB=
×2|y|×|x|=|t|•1 2
=a2-t2 2
≤(a2-t2)t2 2
,a2 4
当且仅当t2=a2-t2,即|t|=
a时,等号成立.2 2
此时S△OAB最大值为
.…(5分)a2 4
②当l斜率存在时,设其方程为y=kx+m,
由
,消去y整理得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-a2=0,x2+4y2=a2 y=kx+m
△=(8km)2-4(4k2+1)(4m2-a2)=4[4k2+a2-4m2]
由△>0,得4k2a2+a2-4m2>0①
设A(x1,y1),B(x2,y2),则 x1+x2=
,x1x2=-8km 4k2+1
②…(7分)4m2-a2 4k2+1
③|AB|=
=(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2] (1+k2)[(
)2-4•-8km 4k2+1
]4m2-a2 4k2+1 =
•2 4k2+1 (1+k2)[a2(1+4k2)-4m2]
原点到直线l距离为 d=
,④…(9分)|m| 1+k2
由面积公式及③④得S△OAB=
×|AB|d=1 2
•1 2
•2 4k2+1 (1+k2)[a2(1+4k2)-4m2] |m| 1+k2
…(11分) =
•1 2
≤
(a2-4m2 1+4k2
)4m2 1+4k2
•1 2
=
+(a2-4m2 1+4k2
)4m2 1+4k2 2
,a2 4
综合①②,S△OAB的最大值为
,由已知得a2 4
=1,所以 a=2.…(12分)a2 4