问题 解答题

已知椭圆的中心在坐标原点,两个顶点在直线x+2y-4=0上,F1是椭圆的左焦点.

(1)求椭圆的标准方程;

(2)设点P是椭圆上的一个动点,求线段PF1的中点M的轨迹方程;

(3)若直线l:y=x+m与椭圆交于点A,B两点,求△ABO面积S的最大值及此时直线l的方程.

答案

(1)由题意可设椭圆的标准方程为

x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0).

∵两个顶点在直线x+2y-4=0上,∴分别令x=0,可得b=y=2;令y=0,可得a=x=4.

∴椭圆的标准方程为

x2
16
+
y2
4
=1;

(2)由(1)可得:c=

a2-b2
=2
3

F1(-2

3
,0).

设线段PF1的中点M(x,y),则P(2x+2

3
,2y).

∵点P是椭圆上的一个动点,∴

(2x+2
3
)2
16
+
4y2
4
=1.

化为

(x+
3
)2
4
+y2=1.

(3)设A(x1,y1),B(x2,y2),

联立

y=x+m
x2
16
+
y2
4
=1
,消去y得到5x2-8mx+4m2-16=0.

∵直线l:y=x+m与椭圆交于点A,B两点,∴△>0,即m2<20.(*)

x1+x2=

8m
5
x1x2=
4m2-16
5

∴|AB|=

2[(x1+x2)2-4x1x2]
=
2×[(
8m
5
)2-4×
4m2-16
5
]
=
4
40-2m2
5

又点O到直线l的距离d=

|m|
2

∴S△OAB=

1
2
d•|AB|=
2|m|
20-m2
5

S2△OAB
=
4m2(20-m2)
5
4
5
(
m2+20-m2
2
)2
=80,当且仅当m2=10时取等号,满足(*).

S△OAB≤4

5

∴△ABO面积S的最大值为4

5

此时直线l的方程为y=x±

10

单项选择题
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