第三章 周末练7 范围:§3.1课件-2026-2027学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册
2026-08-10
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摘要:
该高中数学课件聚焦椭圆章节,涵盖定义、标准方程、离心率及直线与椭圆位置关系等核心知识点。通过基础选择填空回顾a,b,c关系,过渡到解答题综合应用,构建从概念到复杂问题的学习支架,帮助学生逐步深化理解。
其亮点在于采用一题多解(如直线方程设参两种方法)培养数学思维,详细解析中精准运用韦达定理、弦长公式等数学语言表达逻辑,综合题(如轨迹方程、面积最值)引导学生用数学眼光抽象问题本质。学生能提升解题严谨性,教师可借助丰富例题及解析优化教学效率。
内容正文:
范围:§3.1
第三章 周末练7
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对一对
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题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C B B D C C BCD BD
题号 9 10 11 12 15
答案 ABD +=1 (-3,) - AC
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(1)因为长轴长为4,则2a=4,a=2,又离心率为,则c=,
故b==,故椭圆C的方程为+=1.
(2)方法一 由题设可知直线l的斜率存在且不为0,设直线l:x=t(y+2),A(x1,y1),B(x2,y2),
联立
消去x可得(t2+2)y2+4t2y+4t2-4=0,
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故Δ=16t4-4(t2+2)(4t2-4)=16(2-t2)>0,即-<t<,
且y1+y2=-,y1y2=,
故S△OAB=×|2t|×|y1-y2|
=|t|==,
解得t=±,
故|AB|=|y1-y2|=×=×=.
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方法二 设l:y=kx-2,点P(0,-2),A(x1,y1),B(x2,y2),
联立⇒(2k2+1)x2-8kx+4=0,
Δ=(-8k)2-4×(2k2+1)×4=32k2-16>0,可得k>或k<-,
x1+x2=,x1x2=>0,所以x1,x2同号,
S△OAB=S△OPB-S△OPA=×2|x2|-×2|x1|=|x2-x1|===,
解得k2=,所以|AB|=|x2-x1|=×=.
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(1)解 ∵椭圆C:+=1(a>b>0)的上、下两个焦点分别为F2(0,1),
F1(0,-1),
∴c=1,∵过点F2且垂直于y轴的直线与椭圆C交于P,Q两点,且|PQ|=3,
∴+=1,得x=±,∴|PQ|==3,
∴b2=a,c2=a2-b2=1,即a2-a-1=0,解得a=2或a=-(舍去),
∴b2=a=3,即椭圆C的标准方程为+=1.
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(2)证明 设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立
得(3k2+4)x2+24kx+36=0,
则Δ=(24k)2-4(3k2+4)×36>0,则k2>4,即k>2或k<-2,
由根与系数的关系可得x1+x2=,x1x2=,
∵k1+k2=+==,
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而2kx1x2+3(x1+x2)=2k·+3·==0,
∴k1+k2=0,综上,k1+k2为定值0.
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(1)由题意得|C1C2|=2=3-1,故圆C2内切于圆C1,
由可得故切点坐标为(-2,0),故xC≠-2,
设动圆C的半径r(0<r<3),则|CC1|=3-r,
|CC2|=1+r,
所以|CC1|+|CC2|=4>2=|C1C2|,
由椭圆的定义可知,轨迹E的方程为+=1(x≠-2).
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(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为y=kx+m(m≠0),代入
+=1,
得(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0,
所以Δ=48(4k2-m2+3)>0,
x1+x2=-=2,即4k2+3=-4km,x1x2=.
因为S△OAB=|m|·|x1-x2|=2·≤2·=,
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当且仅当|m|=时取等号,
又因为4k2+3=-4km,则m2+2km=0,解得m=-2k或m=0(舍去),
代入4k2+3=-4km,可得k2=,即k=±,满足Δ>0,
所以当k=±时,△OAB面积的最大值为.
(3)由题意得PA⊥PB,则·=0,所以(x1-1)(x2-1)+=0,
即(x1-1)(x2-1)+=0,
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即(1+k2)x1x2+(x1+x2)+m2-3m+=0,
即7m2+(8k-9)m+k2-=0,所以=0,
所以k=-7m-或k=-m+.
因为直线l不经过点P,所以k+m≠,
所以直线l的方程为y=x+m=m(1-7x)-x,
故直线l恒过定点.
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一、单项选择题
1.已知椭圆M的焦点为(0,-)和(0,),点P(1,0)在椭圆上,则椭圆M的标准方程为
A.+y2=1 B.+x2=1
C.+x2=1 D.+y2=1
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设椭圆M的方程为+=1(a>b>0),由题意可得c=,b=1,则a=2,所以椭圆M的标准方程为+x2=1.
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2.若椭圆C:+=1(b>0)仅经过P1(2,),P2(2,-),P3(-,)中的一个点,则椭圆C的短轴长为
A.2 B.4 C. D.2
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因为点P1,P2关于x轴对称,椭圆C也关于x轴对称,
所以点P1,P2要么都在椭圆C上,要么都不在椭圆C上,而椭圆C仅经过P1,P2,P3中的一个点,
所以椭圆C经过点P3,代入得+=1,解得b=2,所以椭圆C的短轴长为2b=4.
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3.“m∈(-2,1)”是“方程+=1表示椭圆”的
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
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若方程+=1表示椭圆,
所以
解得-2<m<1且m≠-,
即方程+=1表示椭圆,则m∈∪,
所以“m∈(-2,1)”是“方程+=1表示椭圆”的必要不充分条件.
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4.若椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,线段F1F2被点分成5∶3的两段,则此椭圆的离心率为
A. B. C. D.
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依题意得=,
所以c=2b,所以a==b,
所以e===.
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5.已知F1,F2分别是椭圆C:+=1的左、右焦点,点P是椭圆上一点且满足∠F1PF2=,则|PF1|等于
A.2 B.3 C.4 D.5
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由椭圆的方程得a=4,b=2,c=2,
由椭圆的定义知|PF1|+|PF2|=2a=8,则++2|PF1||PF2|=64,
在△F1PF2中,∠F1PF2=,
根据余弦定理知
cos∠F1PF2=,
即=,解得|PF1||PF2|=16,
所以=(|PF1|+|PF2|)2-4|PF1||PF2|=0,即|PF1|=|PF2|,
所以|PF1|=|PF2|=4.
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6.已知P为圆x2+y2=36上的动点,过P作x轴的垂线,垂足为Q,M为线段PQ的中点(当点P经过圆与x轴的交点时,规定点M与点P重合),设动点M的轨迹为C,若S为轨迹C上的任意一点,且F(-3,0),N(,1),则|SF|+|SN|的最大值是
A.13+2 B.13-2
C.12+ D.12-
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设M(x,y),P(x0,y0),则Q(x0,0),
因为P为圆x2+y2=36上的动点,M为线段PQ的中点,
所以
化简整理,可得动点M的轨迹C的方程为+=1,
即动点M的轨迹C为焦点在x轴上,长轴长2a=12,短轴长2b=6,焦距2c=6的椭圆,
所以F(-3,0)为椭圆的左焦点,点N(,1)在椭圆内,如图所示,
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设椭圆的右焦点为F2(3,0),
则|SF|+|SF2|=2a=12,所以|SF|+|SN|=12+|SN|-|SF2|≤12+
|NF2|,当且仅当点S为NF2的延长线与椭圆的交点时,
等号成立,
又N(,1),F2(3,0),所以|NF2|==,
所以|SF|+|SN|的最大值为12+.
二、多项选择题
7.已知椭圆C:+=1(0<m<8)的左、右焦点分别为F1,F2,点A,B均在C上,其中点A(-2,1),则
A.椭圆C的长轴长为2
B.椭圆C的离心率为
C.点在椭圆C内
D.|BF1|的最大值为2+
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因为点A(-2,1)在椭圆C:+=1上,则有+=1⇒m=2,故椭圆的方程为+=1,
对于A,a=2,b=,c==,故椭圆的长轴长为2a=4,故A错误;
对于B,椭圆的离心率为e===,故B正确;
对于C,因为+=<1,则该点在椭圆C内,故C正确;
对于D,|BF1|max=a+c=2+,故D正确.
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8.设椭圆的方程为+=1,斜率为k的直线l不经过坐标原点O,且与椭圆相交于A,B两点,M为线段AB的中点,则下列结论正确的是
A.kAB·kOM=-1
B.若点M的坐标为(1,1),则直线l的方程为2x+y-3=0
C.若直线l的方程为y=x+1,则点M的坐标为
D.若直线l的方程为y=x+2,则|AB|=
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解析:
设A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0),
则
两式相减,得+=0,
即·=-2,即kAB·kOM=-2.
对于A,kAB·kOM=-2≠-1,所以A不正确;
对于B,由kAB·kOM=-2,M(1,1),得kAB=-2,
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所以直线l的方程为y-1=-2(x-1),
即2x+y-3=0,所以B正确;
对于C,若直线l的方程为y=x+1,M,则kAB·kOM=1×4=4≠-2,所以
C不正确;
对于D,由得3x2+4x=0,解得x=0或x=-,所以|AB|=
=,所以D正确.
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9.★★已知椭圆E:+=1的左、右焦点分别是F1,F2,上顶点为A.过F1的直线l与E交于P,Q两点,与y轴交于点D(其中P,D位于x轴上方),则
A.∠F1PF2的最大值为60°
B.当点P位于第一象限且|PD|=|DF2|时,△PF1F2的面积为
C.当点P位于第二象限且|PD|=|PF2|时,|DF2|=3
D.当PQ⊥AF2时,△APQ的周长为8
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对于A,当点P与点A重合时,∠F1PF2最大,此时tan∠OPF2==,所以
∠OPF2=30°,故∠F1PF2的最大值为60°,故A正确;
对于B,当点P位于第一象限且|PD|=|DF2|时,因为|DF1|=|DF2|,所以PF2
⊥F1F2,所以点P的横坐标为1,代入椭圆方程得点P的纵坐标yP=,所以=×|F1F2|×yP=,故B正确;
对于C,当点P位于第二象限且|PD|=|PF2|时,|DF2|=|DF1|=|DP|+|PF1|=|PF2|+|PF1|=2a=4,故C错误;
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对于D,由A选项分析知,∠F1AF2=60°,∠AF2F1=60°,
又PQ⊥AF2,所以直线PQ是线段AF2的垂直平分线,
所以|PA|=|PF2|,|QA|=|QF2|,所以△APQ的周长为|AP|+
|AQ|+|PQ|=|PF2|+|QF2|+|PQ|=4a=8,故D正确.
三、填空题
10.与椭圆+=1有相同焦点,且满足短半轴长为2的椭圆方程是
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+=1
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因为椭圆+=1的焦点坐标为(±,0),
所以所求椭圆的焦点坐标为(±,0),即c=,
因为所求椭圆的短半轴长为2,
所以b=2,
所以a2=b2+c2=20+5=25,
所以所求椭圆的方程为+=1.
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11.已知F1,F2分别为椭圆C:+=1的左、右焦点,M为C上一点,且在第二象限.若△MF1F2为等腰三角形,则M的坐标为 .
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(-3,)
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解析:
∵a2=36,b2=20,
∴c2=a2-b2=16,∴c=4.
由题意得,|MF2|=|F1F2|=2c=8.
∵|MF1|+|MF2|=2a=12,∴|MF1|=12-8=4.
设点M的坐标为(x0,y0)(x0<0,y0>0),
则=×|F1F2|×y0=4y0.
又=×4×=4,
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∴4y0=4,解得y0=.
又点M在椭圆C上,∴+=1,
解得x0=-3或x0=3(舍去).
∴点M的坐标为(-3,).
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12.已知椭圆C:+=1,过右焦点F2的直线交椭圆于A,B两点,且|AF2|
=2,则|AB|= ,cos∠F1AB= .
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解析:
由椭圆C:+=1可知,a=4,b=2,c==2,
因为|AF2|=2,所以|AF1|=8-|AF2|=6,
在△AF1F2中,由余弦定理得cos∠F1AF2==-,
即cos∠F1AB=-.
记|BF2|=m,则|BF1|=8-|BF2|=8-m,
在△AF1B中,由余弦定理得62+(m+2)2-2×6(m+2)×=(8-m)2,
解得m=,所以|AB|=|AF2|+|BF2|=2+=.
四、解答题
13.(2025·全国Ⅱ卷)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,长轴长为4.
(1)求C的方程;
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因为长轴长为4,则2a=4,a=2,又离心率为,则c=,
故b==,故椭圆C的方程为+=1.
解:
13.(2025·全国Ⅱ卷)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,长轴长为4.
(2)过点(0,-2)的直线l与C交于A,B两点,O为坐标原点,若△OAB的面积为,求|AB|.
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解:
方法一 由题设可知直线l的斜率存在且不为0,设直线l:x=t(y+2),A(x1,y1),B(x2,y2),
联立
消去x可得(t2+2)y2+4t2y+4t2-4=0,
13.(2025·全国Ⅱ卷)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,长轴长为4.
(2)过点(0,-2)的直线l与C交于A,B两点,O为坐标原点,若△OAB的面积为,求|AB|.
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解:
故Δ=16t4-4(t2+2)(4t2-4)=16(2-t2)>0,
即-<t<,
且y1+y2=-,y1y2=,
故S△OAB=×|2t|×|y1-y2|
=|t|==,
13.(2025·全国Ⅱ卷)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,长轴长为4.
(2)过点(0,-2)的直线l与C交于A,B两点,O为坐标原点,若△OAB的面积为,求|AB|.
答案
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解:
解得t=±,
故|AB|=|y1-y2|=×=
×=.
13.(2025·全国Ⅱ卷)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,长轴长为4.
(2)过点(0,-2)的直线l与C交于A,B两点,O为坐标原点,若△OAB的面积为,求|AB|.
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解:
方法二 设l:y=kx-2,点P(0,-2),A(x1,y1),B(x2,y2),
联立⇒(2k2+1)x2-8kx+4=0,
Δ=(-8k)2-4×(2k2+1)×4=32k2-16>0,可得k>或k<-,
x1+x2=,x1x2=>0,所以x1,x2同号,
13.(2025·全国Ⅱ卷)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,长轴长为4.
(2)过点(0,-2)的直线l与C交于A,B两点,O为坐标原点,若△OAB的面积为,求|AB|.
答案
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解:
S△OAB=S△OPB-S△OPA=×2|x2|-×2|x1|=|x2-x1|
===,
解得k2=,所以|AB|=|x2-x1|=×=.
14.★★已知椭圆C:+=1(a>b>0)的上、下两个焦点分别为F2(0,1),
F1(0,-1),过点F2垂直于y轴的直线交椭圆C于P,Q两点且|PQ|=3.
(1)求椭圆C的标准方程;
∵椭圆C:+=1(a>b>0)的上、下两个焦点分别为F2(0,1),F1(0,-1),
∴c=1,∵过点F2且垂直于y轴的直线与椭圆C交于P,Q两点,且|PQ|=3,
∴+=1,得x=±,
∴|PQ|==3,
∴b2=a,c2=a2-b2=1,即a2-a-1=0,解得a=2或a=-(舍去),
∴b2=a=3,即椭圆C的标准方程为+=1.
解:
答案
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14.★★已知椭圆C:+=1(a>b>0)的上、下两个焦点分别为F2(0,1),
F1(0,-1),过点F2垂直于y轴的直线交椭圆C于P,Q两点且|PQ|=3.
(2)若直线y=kx+4与椭圆C交于A,B两点,直线AF2,BF2的斜率分别为k1,k2.求证:k1+k2为定值.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立
得(3k2+4)x2+24kx+36=0,
则Δ=(24k)2-4(3k2+4)×36>0,则k2>4,即k>2或k<-2,
证明:
答案
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14.★★已知椭圆C:+=1(a>b>0)的上、下两个焦点分别为F2(0,1),
F1(0,-1),过点F2垂直于y轴的直线交椭圆C于P,Q两点且|PQ|=3.
(2)若直线y=kx+4与椭圆C交于A,B两点,直线AF2,BF2的斜率分别为k1,k2.求证:k1+k2为定值.
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由根与系数的关系可得x1+x2=,x1x2=,
∵k1+k2=+==,
而2kx1x2+3(x1+x2)=2k·+3·==0,
∴k1+k2=0,综上,k1+k2为定值0.
证明:
15.★★(多选)已知曲线C:+=1,点P是曲线C上一点,直线l与曲线C交于不同的两点M,N,点Q为线段MN的中点,则下列说法正确的是
A.曲线C的长轴长为2
B.点P到直线x-y-1=0的最大距离是2-
C.直线l的方程为3x+y-2=0
D.若A(-2,0),则|AP|的最大值是2+
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√
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拓广探究
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解析:
对于A,曲线C:+=1为焦点在y轴上的椭圆,
a2=6,a=,2a=2,
所以曲线C的长轴长为2,故A正确;
对于B,设与直线x-y-1=0平行的直线m的方程为x-y+n=0,n≠-1,
将x-y+n=0与+=1联立得4x2+2nx+n2-6=0,
令Δ=(2n)2-4×4(n2-6)=-12n2+96=0,解得n=±2,
此时直线m与曲线C相切,
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解析:
当n=2时,直线m的方程为x-y+2=0,
此时两平行线间的距离为==2+,
当n=-2时,直线m的方程为x-y-2=0,
此时两平行线间的距离为==2-,
故点P到直线x-y-1=0的最大距离是2+,故B错误;
对于C,直线l与曲线C交于M,N两点,且点Q为线段MN的中点,
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解析:
设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2=1,y1+y2=1,且直线l的斜率存在,x1≠x2,
又+=1,+=1,所以=-,
所以=-,即kl==-3,
所以直线l的方程为y-=-3,即3x+y-2=0,故C正确;
对于D,设点P(x,y),
由+=1得y2=6-3x2(x∈[-,]).
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解析:
又A(-2,0),则|AP|2=(x+2)2+y2
=(x+2)2+6-3x2=-2x2+4x+10=-2(x-1)2+12,
故当x=1时,=12,所以|AP|的最大值是2,故D错误.
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16.★★已知动圆C与圆C1:(x-1)2+y2=9内切,同时与圆C2:(x+1)2+y2=1外切,圆心C的轨迹为E,斜率为k的动直线l与轨迹E相交于不同的两点A,B,坐标原点为O.
(1)求轨迹E的方程;
由题意得|C1C2|=2=3-1,故圆C2内切于圆C1,
由可得故切点坐标为(-2,0),故xC≠-2,
设动圆C的半径r(0<r<3),则|CC1|=3-r,|CC2|=1+r,
所以|CC1|+|CC2|=4>2=|C1C2|,
由椭圆的定义可知,轨迹E的方程为+=1(x≠-2).
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16.★★已知动圆C与圆C1:(x-1)2+y2=9内切,同时与圆C2:(x+1)2+y2=1外切,圆心C的轨迹为E,斜率为k的动直线l与轨迹E相交于不同的两点A,B,坐标原点为O.
(2)若AB中点的横坐标等于1,求△OAB面积的最大值,并求出取最大值时k的值;
设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为y=kx+m(m≠0),代入+=1,
得(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0,
所以Δ=48(4k2-m2+3)>0,
x1+x2=-=2,即4k2+3=-4km,x1x2=.
因为S△OAB=|m|·|x1-x2|=2·≤2·=,
当且仅当|m|=时取等号,
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16.★★已知动圆C与圆C1:(x-1)2+y2=9内切,同时与圆C2:(x+1)2+y2=1外切,圆心C的轨迹为E,斜率为k的动直线l与轨迹E相交于不同的两点A,B,坐标原点为O.
(2)若AB中点的横坐标等于1,求△OAB面积的最大值,并求出取最大值时k的值;
又因为4k2+3=-4km,则m2+2km=0,解得m=-2k或m=0(舍去),
代入4k2+3=-4km,可得k2=,即k=±,满足Δ>0,
所以当k=±时,△OAB面积的最大值为.
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16.★★已知动圆C与圆C1:(x-1)2+y2=9内切,同时与圆C2:(x+1)2+y2=1外切,圆心C的轨迹为E,斜率为k的动直线l与轨迹E相交于不同的两点A,B,坐标原点为O.
(3)若以AB为直径的圆经过点P,求证:直线l经过定点,并求出定点的坐标.
由题意得PA⊥PB,则·=0,所以(x1-1)(x2-1)+=0,
即(x1-1)(x2-1)+=0,
即(1+k2)x1x2+(x1+x2)+m2-3m+=0,
即7m2+(8k-9)m+k2-=0,所以=0,
所以k=-7m-或k=-m+.
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16.★★已知动圆C与圆C1:(x-1)2+y2=9内切,同时与圆C2:(x+1)2+y2=1外切,圆心C的轨迹为E,斜率为k的动直线l与轨迹E相交于不同的两点A,B,坐标原点为O.
(3)若以AB为直径的圆经过点P,求证:直线l经过定点,并求出定点的坐标.
因为直线l不经过点P,所以k+m≠,
所以直线l的方程为y=x+m=m(1-7x)-x,
故直线l恒过定点.
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