问题
解答题
已知线段CD=2
(1)求动点A所在的曲线方程; (2)若存在点A,使AC⊥AD,试求a的取值范围; (3)若a=2,动点B满足BC+BD=4,且AO⊥OB,试求△AOB面积的最大值和最小值. |
答案
(1)以O为圆心,CD所在直线为x 轴建立平面直角坐标系,
若AC+AD=2a<2
,即0<a<3
,动点A所在的曲线不存在;3
若AC+AD=2a=2
,即a=3
,动点A所在的曲线方程为y=0(-3
≤x≤3
);3
若AC+AD=2a>2
,即a>3
,动点A所在的曲线方程为3
+x2 a2
=1.y2 a2-3
(2)由(Ⅰ)知a>
,要存在点A,使AC⊥AD,则以O为圆心,OC=3
为半径的圆与椭圆有公共点,3
故
≥3
,所以,a的取值范围是a2-3
<a≤3
.6
(3)当a=2时,其曲线方程为椭圆
+y2=1,由条件知A,B两点均在椭圆x2 4
+y2=1上,且AO⊥OB.x2 4
设A(x1,y1),B(x2,y2),OA的斜率为k(k≠0),则OA的方程为y=kx,OB的方程为y=-
x,1 k
解方程组
,得y=kx
+y2=1x2 4
=x 21
,4 1+4k2
=y 21
,同理可求得4k 1+4k2
=x 22
,4k2 k2+4
=y 22
,4 k2+4
∴△AOB面积S=1 2
|x1|1+k2
|x2|=21+ 1 k2
,(1+k2)2 (1+4k2)(k2+4)
令1+k2=t(t>1),则 S=2
=2t2 4t2+9t-9
,1 -
+9 t2
+49 t
令g(t)=-
+9 t2
+4=-9(9 t
-1 t
)2+1 2
(t>1),所以,4<g(t)≤25 4
,即25 4
≤S<1,4 5
当OA与坐标轴重合时S=1,于是
≤S≤1,△AOB面积的最大值和最小值分别为1与4 5
.4 5