x2y2
解:(1)+=1
84
(2) 记△MAB的面积为S,
当直线l1的斜率不存在时,可求得S=4.
1
当直线l1的斜率存在时,设为k(k≠0),则l1:y=kx+2,l2:y=-x+2 设A(x1,y1), B(x2,y2) 由
kxy??8+4=142k4? 得(1+2k2)x2+42kx-4=0 ,则x1+x2=-2,x1x2=-2 , 1+2k1+2k??y=kx+2
4(1+k2)(4k2+1)AB=1+k|x1-x2|=
2k2+122
又圆心Q(2,2)到l2的距离d1=<2 ,得k>1 21+k
22
2
又MP⊥AB,QM⊥CD,所以M点到AB的距离等于Q点到AB的距离,设为d2,即 |2k-2+2|2|k|d2== 221+k1+k
4|k|4k2+11
所以△MAB面积S=|AB|d2==422k2+111
令t=2k+1∈(3,+∞),,则∈(0,),S=4
t3
2
k2(4k2+1)
(2k2+1)22t2-3t+1
=42t21132145(-)-∈(,4), 2t283
45综上,?MAB面积的取值范围为(,4].
3
〖教学建议〗
(1)问题归类与方法: 1.相交弦问题
直线与圆的位置关系判断方法: 代数法和几何法.
1圆心角θ、弦长L、半径R和弦心距d中三个量可以建立关系式. ○
θLθL
如:()2+d2=R 2,d=Rcos,=Rsin.
2222
2相交弦的垂直平分线过圆心. ○
2.直线与椭圆的位置关系 3.换元法求函数的最值
(2)方法选择与优化:本题计算面积时求高的方法不同,导致解题的繁简程度不同,答案中巧妙的运用圆的几何性质避开求M点坐标,也可以利用勾股定理求高PM?距离,此题也可以设直线PD的斜率为k,简化PM的形式.
PQ2?MQ2,MQ即是点Q到PD的
x2y2
例2.在平面直角坐标系xOy中,如图,已知A1、A2、B1、B2是椭圆C:2+2=1(a>b>0)的四个顶点,
ab
△A1B1B2是一个边长为2的等边三角形,其外接圆为圆M.
* (1) 求椭圆C及圆M的方程;
︵
(2) 若点D是圆M劣弧A1B2上一动点(点D异于端点A1、B2),直线B1D分别交线段A1B2、椭圆C于
点E、G,直线B2G与A1B1交于点F.
GB1* * * (ⅰ) 求的最大值;
EB1
* * (ⅱ) 试问:E、F两点的横坐标之和是否为定值?若是,求出该定值;若不是,说明理由.
解:(1) 由题意知,B2(0,1),A1(-3,0), 所以b=1,a=3,
x22
所以椭圆C的方程为+y=1.
3
233
易得圆心M?-,0?,A1M=,
3?3?
2
43??所以圆M的方程为x++y2=. 33??
(2) 设直线B1D的方程为
3
y=kx-1?k<-?,
3??
3k+1323
与直线A1B2的方程y=x+1联立,解得点E(,),
33k-13k-1
y=kx-1,??2
联立?x消去y并整理,得 2
+y=1,??3
(1+3k2)x2-6kx=0,
3k2-1?6k?解得点G?2,2?,
?3k+13k+1?
6k|2|2
3k+1GB1|xG|3k+13k-3k
(ⅰ) ====1-2 2EB1|xE|3k+13k+123
||3k-11
=1+
2
-(3k+1)++2
-(3k+1)
2+11
≤1+=,
222+2
6+3
当且仅当k=-时,取“=”,
3
2+1GB1
所以的最大值为. EB12
3k2-1
-13k2+11
(ⅱ) 直线B2G的方程为y=x+1=-x+1,
6k3k23k+1
-6k3k+13
x-1联立,解得点F(,), 33k-13k-1
-6k23
所以E、F两点的横坐标之和为+=-23.
3k-13k-1
故E、F两点的横坐标之和为定值,该定值为-23. 与直线A1B1的方程y=-
〖教学建议〗 (1) 问题归类与方法: 1.求圆的方程
方法1:三点代入圆的一般方程x2+y2+Dx+Ey+F=0,求解D、E、F. 方法2:三角形两边的垂直平分线交点为圆心. 方法3:直角三角形外接圆的直径为斜边. 2.联立两直线方程求交点坐标 3.共线或平行的弦长比转化为坐标之比 4.利用基本不等式求函数最值
(2)方法选择与优化:(1)问中求圆的方程方法1与2都可以,考虑到正三角形直接求重心即圆心,得圆标准方程比较快些,本问椭圆易错成“a=2”;
(2)问中斜率k的范围易错,以斜率k为自变量时,利用基本不等式求函数最值,或者导数法.也可以
GB1πsinα+1
借助椭圆参数方程设G(3cosα,sinα)(<α<π) , 上面的方法中的k=kGB= ,最后=
EB123cosα
1
π
2sin(α-)+1
4sinα-cosα+1
= 形式比较简洁,此法也可以参考.
22
3x22
例3.在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆E:+y=1 ,如图,动直线l:y?k1x?交椭圆E于A,B两
22点,C是椭圆E上一点,直线OC的斜率为k2,且k1k2?2,M是线段OC延长线上一点,且4MC:AB?2:3,M的半径为MC,OS,OT是M的两条切线,切点分别为S,T.求?SOT的最大值,
并求取得最大值时直线l的斜率. 解:设A(x1,y1), B(x2,y2)
x22
+y=12
1
?,联立方程?
3?y=kx-2
23k2
得(4k1+2)x2-43k1x-1=0,由题意知△>0,且x1+x2=21,
2k1+11
x1x2=-, 22(2k1+1)所以|AB|=21+k1|x1-x2|=
1+k11+8k12 . 22k1+1
2222221+k11+8k1
由题意可知圆M的半径r为r= 32k12+1
由题设知k1k2=222
,所以k2=因此直线OC的方程为y=x. 44k14k1
?联立方程?
?
x22
+y=122y=x4k1
8k11222得x=2,y=2,因此|OC|=x+y=1+4k11+4k1
2
2
1+8k1
2 . 1+4k1
2r1
由题sin∠SOM==
OCr+OC
1+
r
22
OCOC==r2
AB3
1+8k13
2·1+4k12
2k1+13
= 22221+k11+8k124k1+12k1+2222k1+1
1
2k1+1332
≥=×=1 222(4k1+1)+(2k1+2)23
2
2
2
2
当且仅当4k1+1=2k1+2 即k1=±
2
取等 2
当
ππOC1
=1 时,(sin∠SOM)max= ,y=sinx 在(0,) 上单调增,(∠SOT)max= r226
π
3
BC(∠SOT)max=π2
综上∠SOT最大值为 ,取得最大值时直线l的斜率为±.
32〖教学建议〗
(1)问题归类与方法: 1.相切问题
如图,当圆外一点引两条切线时,在Rt△PAC 中. PC为∠APB的平分线,且垂直平分线段AB. 2. 直线与二次曲线的弦长公式.
3.利用换元法或基本不等式法等求函数最值.
PA(2)方法选择与优化:求函数最值时可以通过换元法令t=1+2k1(t>1) 最终化为1
此方法比较基本.当然也可以分子分母展开后利用分离常数法求最值。
1129-(-)+t24
x22
222
例4.在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆方程为4+y=1,圆C:(x-1)+y=r.
*(1)求椭圆上动点P与圆心C距离的最小值;
2
OC3
=r2
***(2)如图,直线l与椭圆相交于A、B两点,且与圆C相切于点M,若满足M为线段AB中点的直线l有4条,求半径r的取值范围.