问题 解答题
平面直角坐标系xOy中,过椭圆M:
x2
a2
+
y2
b2
=1
(a>b>0)右焦点的直线x+y-
3
=0交M于A,B两点,P为AB的中点,且OP的斜率为
1
2

(Ⅰ)求M的方程
(Ⅱ)C,D为M上的两点,若四边形ACBD的对角线CD⊥AB,求四边形ACBD面积的最大值.
答案

(Ⅰ)把右焦点(c,0)代入直线x+y-

3
=0得c+0-
3
=0,解得c=
3

设A(x1,y1),B(x2,y2),线段AB的中点P(x0,y0),

x21
a2
+
y21
b2
=1,
x22
a2
+
y22
b2
=1
,相减得
x21
-
x22
a2
+
y21
-
y22
b2
=0

x1+x2
a2
+
y1+y2
b2
×
y1-y2
x1-x2
=0,

2x0
a2
+
2y0
b2
×(-1)=0,又kOP=
1
2
=
y0
x0

1
a2
-
1
2b2
=0,即a2=2b2

联立得

a2=2b2
a2=b2+c2
c=
3
,解得
b2=3
a2=6

∴M的方程为

x2
6
+
y2
3
=1.

(Ⅱ)∵CD⊥AB,∴可设直线CD的方程为y=x+t,

联立

y=x+t
x2
6
+
y2
3
=1
,消去y得到3x2+4tx+2t2-6=0,

∵直线CD与椭圆有两个不同的交点,

∴△=16t2-12(2t2-6)=72-8t2>0,解-3<t<3(*).

设C(x3,y3),D(x4,y4),∴x3+x4=-

4t
3
x3x4=
2t2-6
3

∴|CD|=

(1+12)[(x3+x4)2-4x3x4]
=
2[(-
4t
3
)
2
-4×
2t2-6
3
]
=
2
2
18-2t2
3

联立

x+y-
3
=0
x2
6
+
y2
3
=1
得到3x2-4
3
x=0,解得x=0或
4
3
3

∴交点为A(0,

3
),B(
4
3
3
,-
3
3
)

∴|AB|=

(
4
3
3
-0)
2
+(-
3
3
-
3
)
2
=
4
6
3

∴S四边形ACBD=

1
2
|AB||CD|=
1
2
×
4
6
3
×
2
2
18-2t2
3
=
8
3
18-2t2
9

∴当且仅当t=0时,四边形ACBD面积的最大值为

8
3
6
,满足(*).

∴四边形ACBD面积的最大值为

8
3
6

问答题
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