问题 解答题

点P为圆O;x2+y2=4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)直线l经过定点(0,2)与曲线C交于A、B两点,求△OAB面积的最大值.

答案

(Ⅰ)设P(x0,y0),M(x,y),

∵点P为圆O;x2+y2=4上一动点,PD⊥x轴于D点,记线段PD的中点M,

x=x0
y=
1
2
y0
,∴
x0=x
y0=2y
,…2分

代入x2+y2=4,得曲线C的方程:

x2
4
+y2=1.…4分

(Ⅱ)依题意l斜率存在,

其方程为y=kx+2,

x2+4y2=4
y=kx+2
,消去y整理得(4k2+1)x2+16kx+12=0,

△=(16k)2-4(4k2+1)×12=4(4k2-3),

由△>0,得4k2-3>0,①

设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=

-16k
4k2+1
,x1x2=
12
4k2+1
.②…6分

∴|AB|=

(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]

=

(1+k2)[(
-16k
4k2+1
)2-4•
12
4k2+1
]
,③

原点到直线l距离为d=

|2|
1+k2
,④…8分

由面积公式及③④得

SOAB=

1
2
×|AB|d

=4

4k2-3
(1+4k2)2

=4

4k2-3
(1+4k2)2

=4

4k2-3
(4k2-3)+8(4k2-3)+16

=4

1
4k2-3+8+
16
4k2-3

≤4

1
16
=1,…10分

当且仅当 4k2-3=

16
4k2-3
,即4k2-3=4时,等号成立.

此时S△OAB最大值为1.…12分.

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