问题 解答题
已知椭圆E:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的左、右焦点为F1,F2,且离心率为
3
2

(1)若过F1的直线交椭圆E于P,Q两点,且
PF1
=3
F1Q
,求直线PQ的斜率;
(2)若椭圆E过点(0,1),且过F1作两条互相垂直的直线,它们分别交椭圆E于A,C和B,D,求四边形ABCD面积的最大值和最小值.
答案

(1)设椭圆的左准线为l,作PD⊥x轴于D,作PN⊥l于N,由第二定义得|PN|=

2
3
3
|PF1|.

作QM⊥l于M,得|QM|=

2
3
3
|F1Q|=
2
3
9
|PF1|,

作QE⊥PN于E,交轴于点A得|EP|=4|AF1|=

4
3
9
|PF1|,

∴|F1D|=3|AF1|=

3
3
|PF1|,

∴|PD|=

6
3
|PF1|,

∴直线PQ的斜率为±

|PF1|
|F1D|
=±
2

(2)由题意,b=1,又

c
a
=
3
2
,∴a=2,b=1,c=
3

∴椭圆方程为

x2
4
+y2=1.

∵DB、AC为过焦点的两条直线,∴当AC为2a,DB⊥x轴时,面积有最大值,最大值为2;

当两条直线斜率都存在时,F1(-

3
,0),设直线AC的方程为y=k(x-
3

与椭圆联立消去y,(

1
4
+k2)x2-2
3
k2
x+3k2-1=0

设A(x1,y1),C(x2,y2),则x1+x2=

2
3
k2
1
4
+k2
,x1x2=
3k2-1
1
4
+k2

∴|AC|=

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

同理可得|BD|=

4+4k2
k2+4

∴四边形ABCD面积为S=

1
2
|AC||BD|=
1
2
×
2+k2+
1
k2
17
16
+
1
4
(k2+
1
k2
)

令t=k2+

1
k2
,则t≥2,∴S=
1
2
×
2+t
17
16
+
1
4
t
=2×
2+t
17
4
+t
=2(1-
9
4
17
4
+t

∵t≥2,∴0<

9
4
17
4
+t
9
25
,∴
32
25
≤S<2

∴四边形ABCD面积最小值为

32
25

判断题
单项选择题