问题 解答题
已知椭圆C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的短轴长与焦距相等,且过定点(1,
2
2
)
,倾斜角为
π
4
的直线l交椭圆C于A、B两点,线段AB的垂直平分线交x轴于点P.
(I)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)求直线l在y轴上截距的取值范围;
(Ⅲ)求△ABP面积的最大值.
答案

(I)由题意可得

2b=2c
1
a2
+
1
2
b2
=1
a2=b2+c2
,解得a2=2,b2=1.

∴椭圆C的方程为

x2
2
+y2=1.

(II)设直线l的方程为:y=x+m.

联立

y=x+m
x2
2
+y2=1
,消去y得到3x2+4mx+2m2-2=0,

由△=16m2-24(m2-1)>0,得m2<3,即-

3
<m<
3

∴直线l在y轴上的取值范围是(-

3
3
).

(III)设A(x1,y1),B(x2,y2).AB中点Q(x0,y0).

x1+x2=-

4m
3
x1x2=
2m2-2
3

∴y1+y2=x1+x2+2m=

2m
3

x0=

x1+x2
2
=-
2m
3
y0=
y1+y2
2
=
m
3

∴Q(-

2m
3
m
3
).

∴AB的垂直平分线的方程为:y-

m
3
=-(x+
2m
3
).

令y=0,得x=-

m
3
.即P(-
m
3
,0)

点P到直线AB的距离d=|PQ|=

(-
m
3
+
2m
3
)2+(0-
m
3
)2
=
2
|m|
3

|AB|=

(1+1)[(x1+x2)2-4x1x2]
=
2
(-
4m
3
)2-4×
2m2-2
3
=
4
3
3-m2

S△ABP=

1
2
|AB|•d=
1
2
×
4
3
3-m2
×
2
|m|
3

=

2
2
9
3m2-m4
=
2
2
9
-(m2-
3
2
)2+
9
4

∵m2<3,∴当且仅当m2=

3
2
时,△ABP面积取得最大值
2
3

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