问题 解答题
已知椭圆M::
x2
a2
+
y2
3
=1(a>0)的一个焦点为F(-1,0),左右顶点分别为A,B.经过点F的直线l与椭圆M交于C,D两点.
(Ⅰ)求椭圆方程;
(Ⅱ)当直线l的倾斜角为45°时,求线段CD的长;
(Ⅲ)记△ABD与△ABC的面积分别为S1和S2,求|S1-S2|的最大值.
答案

(I)因为F(-1,0)为椭圆的焦点,所以c=1,又b2=3,

所以a2=4,所以椭圆方程为

x2
4
+
y2
3
=1;

(Ⅱ)因为直线的倾斜角为45°,所以直线的斜率为1,

所以直线方程为y=x+1,和椭圆方程联立得到

x2
4
+
y2
3
=1
y=x+1
,消掉y,得到7x2+8x-8=0,

所以△=288,x1+x2=-

8
7
,x1x2=-
8
7

所以|CD|=

1+k2
|x1-x2|=
2
×
(x1+x2)2-4x1x2
=
24
7

(Ⅲ)当直线l无斜率时,直线方程为x=-1,

此时D(-1,

3
2
),C(-1,-
3
2
),△ABD,△ABC面积相等,|S1-S2|=0,

当直线l斜率存在(显然k≠0)时,设直线方程为y=k(x+1)(k≠0),

设C(x1,y1),D(x2,y2),

和椭圆方程联立得到

x2
4
+
y2
3
=1
y=k(x+1)
,消掉y得(3+4k2)x2+8k2x+4k2-12=0,

显然△>0,方程有根,且x1+x2=-

8k2
3+4k2
,x1x2=
4k2-12
3+4k2

此时|S1-S2|=2||y1|-|y2||=2|y1+y2|=2|k(x2+1)+k(x1+1)|

=2|k(x2+x1)+2k|=

12|k|
3+4k2
=
12
3
|k|
+4|k|
12
2
3
|k|
×4|k|
=
12
2
12
=
3
,(k=±
3
2
时等号成立)

所以|S1-S2|的最大值为

3

综合题
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