问题 解答题
已知直线l与椭圆C:
x2
3
+
y2
2
=1
交于P(x1,y1),Q(x2,y2)两不同点,且△OPQ的面积S△OPQ=
6
2
,其中O为坐标原点.
(Ⅰ)证明x12+x22和y12+y22均为定值;
(Ⅱ)设线段PQ的中点为M,求|OM|•|PQ|的最大值;
(Ⅲ)椭圆C上是否存在点D,E,G,使得S△ODE=S△ODG=S△OEG=
6
2
?若存在,判断△DEG的形状;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)1°当直线l的斜率不存在时,P,Q两点关于x轴对称,

所以x1=x2,y1=-y2

∵P(x1,y1)在椭圆上,

x12
3
+
y12
2
=1①

又∵S△OPQ=

6
2

∴|x1||y1|=

6
2

由①②得|x1|=

6
2
,|y1|=1.此时x12+x22=3,y12+y22=2;

2°当直线l的斜率存在时,是直线l的方程为y=kx+m(m≠0),将其代入

x2
3
+
y2
2
=1得

(3k2+2)x2+6kmx+3(m2-2)=0,△=36k2m2-12(3k2+2)(m2-2)>0

即3k2+2>m2

又x1+x2=-

6km
3k2+2
,x1•x2=
3(m2-2)
3k2+2

∴|PQ|=

1+k2
(x1+x2)2-4x1x2
=
1+k2
2
6
3k2+2-m2
3k2+2

∵点O到直线l的距离为d=

|m|
1+k2

∴S△OPQ=

1
2
1+k2
2
6
3k2+2-m2
3k2+2
|m|
1+k2
=
6
3k2+2-m2
|m|
3k2+2

又S△OPQ=

6
2

整理得3k2+2=2m2,此时x12+x22=(x1+x22-2x1x2=(-

6km
3k2+2
2-2
3(m2-2)
3k2+2
=3,

y12+y22=

2
3
(3-x12)+
2
3
(3-x22)=4-
2
3
(x12+x22)=2;

综上所述x12+x22=3,y12+y22=2.结论成立.

(Ⅱ)1°当直线l的斜率不存在时,由(Ⅰ)知

|OM|=|x1|=

6
2
,|PQ|=2|y1|=2,

因此|OM|•|PQ|=

6

2°当直线l的斜率存在时,由(Ⅰ)知

x1+x2
2
=-
3k
2m
y1+y2
2
=k
x1+x2
2
+m=
-3k2+2m2
2m
=
1
m

|OM|2=(

x1+x2
2
2+(
y1+y2
2
2=
9k2
4m2
+
1
m2
=
6m2-2
4m2
=
1
2
(3-
1
m2
)

|PQ|2=(1+k2

24(3k2+2-m2)
(2+3k2)2
=
2(2m2-1)
m2
=2(2+
1
m2
),

所以|OM|2|PQ|2=

1
2
(3-
1
m2
2×(2+
1
m2
)
=(3-
1
m2
)(2+
1
m2

≤(

3-
1
m2
+2+
1
m2
2
)2=
25
4

|OM|•|PQ|

5
2
.当且仅当3-
1
m2
=2+
1
m2

即m=±

2
时,等号成立.

综合1°2°得|OM|•|PQ|的最大值为

5
2

(Ⅲ)椭圆C上不存在三点D,E,G,使得S△ODE=S△ODG=S△OEG=

6
2

证明:假设存在D(u,v),E(x1,y1),G(x2,y2),使得S△ODE=S△ODG=S△OEG=

6
2

由(Ⅰ)得

u2+x12=3,u2+x22=3,x12+x22=3;v2+y12=2,v2+y22=2,y12+y22=2

解得u2=x12=x22=

3
2
;v2=y12=y22=1.

因此u,x1,x2只能从±

6
2
中选取,

v,y1,y2只能从±1中选取,

因此点D,E,G,只能在(±

6
2
,±1)这四点中选取三个不同点,

而这三点的两两连线中必有一条过原点,与S△ODE=S△ODG=S△OEG=

6
2
矛盾.

所以椭圆C上不存在满足条件的三点D,E,G.

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