问题 解答题
设曲线C1
x2
a2
+y2=1
(a为正常数)与C2:y2=2(x+m) 在x轴上方仅有一个公共点P.
(1)求实数m的取值范围(用a表示);
(2)O为原点,若C1与x轴的负半轴交于点A,当0<a<
1
2
时,试求△OAP的面积的最大值(用a表示).
答案

(1)由

x2
a2
+y2=1
y2=2(x+m)
消去y得,x2+2a2x+2a2m-a2=0.              ①

设f(x)=x2+2a2x+2a2m-a2,问题(1)转化为方程①在x∈(-a,a)上有唯一解或等根.

只须讨论以下三种情况:

1°△=0得m=

a2+1
2
,此时xp=-a2,当且仅当-a<-a2<a,即0<a<1时适合;

2°f(a)•f(-a)<0当且仅当-a<m<a;

3°f(-a)=0得m=a,此时 xp=a-2a2,当且仅当-a<a-2a2<a,即0<a<1时适合.

f(a)=0得m=-a,此时 xp=-a-2a2,由于-a-2a2<-a,从而m≠-a.

综上可知,当0<a<1时,m=

a2+1
2
或-a<m≤a;当a≥1时,-a<m<a.

(2)△OAP的面积S=

1
2
ayp

∵0<a<

1
2
,∴-a<m≤a时,0<-a2+a
a2+1-2m
<a
,由唯一性得xp=-a2+a
a2+1-2m

显然当m=a时,xp取值最小.

由于xp>0,从而yp=

1-
x2p
a2
取值最大,此时yp=2
a-a2
,∴S=a
a-a2

当m=

a2+1
2
时,xp=-a2,yp=
1-a2
,此时S=
1
2
a
1-a2

下面比较a

a-a2
1
2
a
1-a2
的大小:

令a

a-a2
=
1
2
a
1-a2
,得a=
1
3

故当0<a≤

1
3
时,a
a(1-a)
1
2
a
1-a2
,此时Smax=
1
2
a
1-a2

1
3
<a<
1
2
时,a
a(1-a)
1
2
a
1-a2
,此时Smax=a
a-a2
.…(20分)

单项选择题
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