问题
解答题
已知椭圆E:
(I)求椭圆E的方程; (Ⅱ)点P在椭圆E上,直线CP和DP的斜率都存在且不为0,试问直线CP和DP的斜率之积是否为定值?若是,求此定值;若不是,请说明理由: (Ⅲ)平行于CD的直线l交椭圆E于M,N两点,求△CMN面积的最大值,并求此时直线l的方程. |
答案
(Ⅰ)∵2a=2•2b,∴a=2b.
设椭圆方程为
+x2 2b2
=1.y2 b2
椭圆E过点C(2,1),
代入椭圆方程得
+22 4b2
=1,解得b=1 b2
,则a=22
,2
所以所求椭圆E的方程为
+x2 8
=1;y2 2
(Ⅱ)依题意得D(-2,-1)在椭圆E上.
CP和DP的斜率KCP和KDP均存在.
设P(x,y),则kCP=
,kDP=y-1 x-2
,y+1 x+2
kCP•kDP=
•y-1 x-2
=y+1 x+2
①y2-1 x2-4
又∵点P在椭圆E上,
∴
+x2 8
=1,∴x2=8-4y2,代入①得,y2 2
kCP•kDP=
=y2-1 x2-4
=-y2-1 8-4y2-4
.1 4
所以CP和DP的斜率KCP和KDP之积为定值-1 4
(Ⅲ)CD的斜率为
,∵CD平行于直线l,∴设直线l的方程为y=1 2
x+t.1 2
由
,y=
x+t1 2
+x2 8
=1y2 2
消去y,整理得x2+2tx+(2t2-4)=0.
设M(x1,y1),N(x2,y2).
由
,得|MN|=△=4t2-4(2t2-4)=4(4-t2)>0 x1+x2=-2t x1•x2=2t2-4
|x1-x2|=1+k2
•1+(
)21 2 (x1+x2)2-4x1x2
=
•5 4
=4t2-4(2t2-4)
•5
(-2<t<2).4-t2
d=
=|t| 1+ 1 4
.2|t| 5
所以,S=
|MN|•d=1 2 1 2 5
•4-t2
=|t|•2|t| 5
=4-t2
≤t2(4-t2)
=24 2
当且仅当t2=4-t2时取等号,即t2=2时取等号
所以△MNC面积的最大值为2.
此时直线l的方程y=
x±1 2 2