在直角坐标系xOy中,点P到两点(0,-
(1)求曲线C的方程; (2)过点(0,
①以线段AB为直径的圆过能否过坐标原点,若能求出此时的k值,若不能说明理由; ②求四边形ABCD面积的取值范围. |
(1)设P(x,y),由椭圆定义可知,点P的轨迹C是以(0,-
),(0,3
)为焦点,长半轴为2的椭圆.它的短半轴b=3
=1,故曲线C的方程为x2+22-(
)23
=1.y2 4
(2)①设直线l1:y=kx+
,A(x1,y1),B(x2,y2),其坐标满足3 x2+
=1y2 4 y=kx+
.3
消去y并整理得(k2+4)x2+2
kx-1=0,3
故x1+x2=-
,x1x2=-2
k3 k2+4
.1 k2+4
以线段AB为直径的圆过坐标原点,则
⊥OA
,即x1x2+y1y2=0.OB
而y1y2=k2x1x2+
k(x1+x2)+3,3
于是x1x2+y1y2=-
-1 k2+4
-k2 k2+4
+3=0,6k2 k2+4
化简得-4k2+11=0,所以k2=
.11 4
②由①,|AB|=
|x1-x2|=1+k2 1+k2
=(x1+x2)2-4x1x2 1+k2
=4 k2+1 k2+4
,4(k2+1) k2+4
将上式中的k换为-
得|CD|=1 k
,4(k2+1) 4k2+1
由于AB⊥CD,故四边形ABCD的面积为S=
|AB||CD|=1 2
,8(1+k2)2 (k2+4)(4k2+1)
令k2+1=t,则S=
=8t2 (t+3)(4t-3)
=8t2 4t2+9t-9
=8 -9(
)2+9(1 t
)+41 t
,8 -9(
-1 t
)2+1 2 25 4
而
∈(0,1),故4<-9(1 t
-1 t
)2+1 2
≤25 4
,故25 4
≤S<2,32 25
当直线l1或l2的斜率有一个不存在时,另一个斜率为0,不难验证此时四边形ABCD的面积为2,
故四边形ABCD面积的取值范围是[
,2].32 25