已知椭圆C:
(Ⅰ)求椭圆C的方程; (Ⅱ)设点N关于x轴的对称点为N1,且直线N1M与x轴交于点P,试问△PMN的面积是否存在最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由. |
(Ⅰ)由题设知,圆D:(x-2)2+y2=1,令y=0,
解得圆D与x轴交与两点(3,0),(1,0).
所以,在椭圆中c=3或c=1,又b2=3,
所以,a2=12或a2=4(舍去,因为a>
).10
于是,椭圆C的方程为
+x2 12
=1.y2 3
(Ⅱ)设M(x1,y1),N(x2,y2),则N1(x2,-y2).
联立方程
⇒(m2+4)y2+6my-3=0,
+x2 12
=1y2 3 x=my+3
所以y1+y2=-
,y1y2=-6m m2+4
.3 m2+4
因为直线N1M的方程为
=y-y1 -y2-y1
,令y=0,x-x1 x2-x1
则x=
+x1=y1(x2-x1) y2-y1
=y1x2-y2x1 y1+y2
=2my1y2+3(y1+y2) y2+y1
=
--6m m2+4 18m m2+4 -6m m2+4
=4,-24m -6m
所以得点P(4,0).
解法一:S△PMN=
|FP|•|y1-y2|=1 2 1 2 (y1+y2)2-4y1y2
=
•1 2
=2
+36m2 (m2+4)2 12 (m2+4) 3
=2m2+1 (m2+4)2 3•
≤21 (m2+1)+
+69 m2+1
•3
=1.1 12
当且仅当m2+1=3即m=±
时等号成立.2
故△PMN的面积存在最大值1.
(或:S△PMN=23
=2m2+1 (m2+4)2 3
.-
+1 (m2+4)2 1 m2+4
令t=
∈(0 , 1 m2+4
],1 4
则S△PMN=2
•3
=2-3t2+t
•3
≤1.-3(t-
)2+1 6 1 12
当且仅当t=
∈(0 , 1 6
]时等号成立,此时m2=2.1 4
故△PMN的面积存在最大值为1.
解法二:|MN|=
=(x1-x2)2+(y1-y2)2
=(m2+1)[(y1+y2)2-4y1y2]
=4(m2+1)[
+36m2 (m2+4)2
]12 m2+4
•3
.m2+1 m2+4
点P到直线l的距离是
=|4-3| m2+1
.1 m2+1
所以,S△PMN=
•4 3 2
•1 m2+1
=2m2+1 m2+4 3
=2m2+1 (m2+4)2
•3
.-3(
)2+1 m2+4 1 m2+4
令t=
∈(0 , 1 m2+4
],1 4
则S△PMN=2
•3
=2-3t2+t
•3
≤1.-3(t-
)2+1 6 1 12
当且仅当t=
∈(0 , 1 6
]时等号成立,此时m2=2.1 4
故△PMN的面积存在最大值为1.