问题 解答题
已知曲线C1
|x|
a
+
|y|
b
=1(a>b>0)
所围成的封闭图形的面积为4
5
,曲线C1的内切圆半径为
2
5
3
.记C2为以曲线C1与坐标轴的交点为顶点的椭圆.
(Ⅰ)求椭圆C2的标准方程;
(Ⅱ)设AB是过椭圆C2中心的任意弦,l是线段AB的垂直平分线.M是l上异于椭圆中心的点.
(1)若|MO|=λ|OA|(O为坐标原点),当点A在椭圆C2上运动时,求点M的轨迹方程;
(2)若M是l与椭圆C2的交点,求△AMB的面积的最小值.
答案

(Ⅰ)由题意得

2ab=4
5
ab
a2+b2
=
2
5
3
,又a>b>0,解得  a2=5,b2=4.

因此所求椭圆的标准方程为   

x2
5
+
y2
4
=1.

(Ⅱ)(1)假设AB所在的直线斜率存在且不为零,设AB所在直线方程为y=kx(k≠0),A(xA,yA).

解方程组

x2
5
+
y2
4
=1
y=kx
x2A
=
20
4+5k2
y2A
=
20k2
4+5k2

所以|OA|2=

x2A
+
y2A
=
20
4+5k2
+
20k2
4+5k2
=
20(1+k2)
4+5k2

设M(x,y),由题意知|MO|=λ|OA|(λ≠0),

所以|MO|22|OA|2,即x2+y2=λ2

20(1+k2)
4+5k2

因为l是AB的垂直平分线,所以直线l的方程为y=-

1
k
x,即k=-
x
y

因此x2+y2=λ2

20(1+
x2
y2
)
4+5•
x2
y2
=λ2
20(x2+y2)
4y2+5x2

又x2+y2≠0,所以5x2+4y2=20λ2,故

x2
4
+
y2
5
=λ2

又当k=0或不存在时,上式仍然成立.

综上所述,M的轨迹方程为

x2
4
+
y2
5
=λ2(λ≠0).

(2)当k存在且k≠0时,由(1)得

x2A
=
20
4+5k2
y2A
=
20k2
4+5k2

x2
5
+
y2
4
=1
y=-
1
k
x

解得

x2M
=
20k2
5+4k2
y2M
=
20
5+4k2

所以|OA|2=

x2A
+
y2A
=
20(1+k2)
4+5k2
|AB|2=4|OA|2=
80(1+k2)
4+5k2
|OM|2=
20(1+k2)
5+4k2

由于

S2△AMB
=
1
4
|AB|2•|OM|2=
1
4
×
80(1+k2)
4+5k2
×
20(1+k2)
5+4k2
=
400(1+k2)2
(4+5k2)(5+4k2)
400(1+k2)2
(
4+5k2+5+4k2
2
)
2
=
1600(1+k2)2
81(1+k2)2
=(
40
9
)2

当且仅当4+5k2=5+4k2时等号成立,即k=±1时等号成立,

此时△AMB面积的最小值是S△AMB=

40
9

当k=0,S△AMB=

1
2
×2
5
×2=2
5
40
9

当k不存在时,S△AMB=

1
2
×
5
×4=2
5
40
9

综上所述,△AMB的面积的最小值为

40
9

单项选择题
多项选择题