给定一个椭圆,
【难度】
【出处】
【标注】
  1. 证明:存在唯一一个菱形与其外切且面积最小;
    标注
    答案
    解析
    设椭圆的方程为 $\dfrac{{{x}^{2}}}{{{a}^{2}}}+\dfrac{{{y}^{2}}}{{{b}^{2}}}=1\left(a>b>0 \right)$,设外切菱形面积最小值为 $m$
    先求出外切平行四边形面积最小值 ${m}'$,容易得到 $m\geqslant {m}'$,
    如图,设 $A\left( a\cos \alpha ,b\sin \alpha \right)$,$B\left( a\cos \beta ,b\sin \beta \right)$,($0\leqslant\alpha <\dfrac{\mathrm{ }\!\!\pi\!\!\text{ }}{2}\leqslant \beta <\mathrm{}\!\!\pi\!\!\text{ }$)
    则 $EH:\dfrac{x\cos \alpha }{a}+\dfrac{y\sin \alpha }{b}=1$,$FG:\dfrac{x\cos \alpha }{a}+\dfrac{y\sin \alpha }{b}=-1$
    $EF:\dfrac{x\cos \beta }{a}+\dfrac{y\sin\beta }{b}=1$,$GH:\dfrac{x\cos \beta }{a}+\dfrac{y\sin \beta}{b}=-1$
    计算得到 $E\left( \dfrac{a\left( \sin \alpha -sin\beta \right)}{\sin \left( \alpha -\beta \right)},-\dfrac{b\left( \cos \alpha -\cos\beta \right)}{\sin \left( \alpha-\beta \right)} \right)$,$H\left( -\dfrac{a\left( \sin \alpha +sin\beta \right)}{\sin \left( \alpha -\beta \right)},\dfrac{b\left( \cos \alpha +\cos\beta \right)}{\sin \left( \alpha-\beta \right)} \right)$
    则 $S=2\left| \overrightarrow{OE}\times \overrightarrow{OH}\right|=4ab\left| \dfrac{1}{\sin \left( \alpha -\beta \right)} \right|\geqslant 4ab$($\sin \left( \alpha -\beta \right)=-1$),得到 ${m}'=4ab$
    若 $\overrightarrow{OE}\cdot \overrightarrow{OH}=0$,即 ${{a}^{2}}{{\sin }^{2}}\alpha +{{b}^{2}}{{\cos }^{2}}\alpha={{a}^{2}}{{\sin }^{2}}\beta +{{b}^{2}}{{\cos }^{2}}\beta $,即 ${{\sin }^{2}}\alpha ={{\sin }^{2}}\beta $
    结合 $\sin \left( \alpha -\beta \right)=-1$
    只能 $\alpha =\dfrac{\mathrm{ }\!\!\pi\!\!\text{ }}{4}$,$\beta =\dfrac{3\mathrm{ }\!\!\pi\!\!\text{ }}{4}$,故 $m=4ab$,此时菱形四个点为 $\left( \pm \sqrt{2}a,0\right)$,$\left( 0,\pm \sqrt{2}b \right)$
  2. 请用尺规作图画出
    标注
    答案
    解析
    尺规做出 $\left( \pm \sqrt{2}a,0 \right)$,$\left(0,\pm \sqrt{2}b \right)$ 基本操作.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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