椭圆E的中心在原点O,焦点在x轴上,离心率e=
(1)若λ为常数,试用直线l的斜率k(k≠0)表示三角形OAB的面积; (2)若λ为常数,当三角形OAB的面积取得最大值时,求椭圆E的方程; (3)若λ变化,且λ=k2+1,试问:实数λ和直线l的斜率k(k∈R)分别为何值时,椭圆E的短半轴长取得最大值?并求出此时的椭圆方程. |
设椭圆方程为:
+x2 a2
=1(a>b>0),y2 b2
由e=
=c a
及a2=b2+c2得a2=3b2,2 3
故椭圆方程为x2+3y2=3b2①
(1)∵直线L:y=k(x+1)交椭圆于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,
并且
=λCA
(λ≥2)BC
∴(x1+1,y1)=λ(-1-x2,-y2),
即
②x1+1=-λ(x2+1) y1=-λy2
把y=k(x+1)代入椭圆方程,
得:(3k2+1)x2+6k2x+3k2-3b2=0,且△=k2(3b2-1)+b2>0,
∴x1+x2=-
③x1x2=6k2 3k2+1
④3k2-3b2 3k2+1
∴S△OAB=1 2
|x1-x2|1+k2
=|k| 1+k2
|k||x1-x2|=1 2
|k||x2+1||λ+1| 2
联立②、③得:x2+1=2 (1-λ)(3k2+1)
∴S△OAB=
•λ+1 λ-1
(k≠0)|k| 3k2+1
(2)S△OAB=
•λ+1 λ-1
=|k| 3k2+1
•λ+1 λ-1
≤1 3|k|+ 1 |k|
•λ+1 λ-1
(λ≥2)1 2 3
当且仅当3|k|=
即k=±1 |k|
时,S△OAB取得最大值.3 3
此时x1+x2=-1,
又∵x1+1=-λ(x2+1),
∴x1=
,x2=1 λ-1
,代入④得:3b2=-λ λ-1 λ2+1 (λ-1)2
故此时椭圆的方程为x2+3y2=
(λ≥2)λ2+1 (λ-1)2
(3)由②.③联立得:x1=
-1,x2=-2λ (1-λ)(3k2+1)
-1,将x1.x2代入④得:3b2=2 (1-λ)(3k2+1)
+1,4λ (λ-1)2(3k2+1)
由k2=λ-1
得:3b2=
+1=4λ (λ-1)2(3λ-2)
[4 3
+1 (λ-1)2
]+12 (λ-1)2(3λ-2)
易知:当λ≥2时,3b2是λ的减函数,
故当λ=2时,(3b2)max=3.
故当λ=2,
k=±1时,椭圆短半轴长取得最大值,此时椭圆方程为x2+3y2=3.