已知椭圆 $C:\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1$($a>b>0$)的一个焦点为 $F(2,0)$,离心率为 $\dfrac{\sqrt 6}{3}$.过焦点 $F$ 的直线 $l$ 与椭圆 $C$ 交于 $A$、$B$ 两点,线段 $AB$ 的中点为 $D$,$O$ 为坐标原点,过 $O$、$D$ 的直线交椭圆于 $M$、$N$ 两点.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
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    解析几何
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    椭圆
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    椭圆的方程
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    椭圆的标准方程
  • 题型
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    解析几何
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    圆锥曲线的弦长与面积问题
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    解析几何
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    直线与圆锥曲线
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    面积计算
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    解析几何
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    坐标变换
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    坐标系下的伸缩变换
  1. 求椭圆 $C$ 的方程;
    标注
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      解析几何
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      椭圆的方程
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      椭圆的标准方程
    答案
    $C:\dfrac{x^2}{6}+\dfrac{y^2}{2}=1$
    解析
    容易求得椭圆 $C:\dfrac{x^2}{6}+\dfrac{y^2}{2}=1$;
  2. 求四边形 $AMBN$ 面积的最大值.
    标注
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      解析几何
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      圆锥曲线的弦长与面积问题
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      直线与圆锥曲线
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      面积计算
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      坐标变换
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      坐标系下的伸缩变换
    答案
    $ 4\sqrt 3 $
    解析
    根据题意可得四边形 $AMBN$ 的面积$$S_{AMBN}=\dfrac 12\cdot AB\cdot MN \cdot \sin\langle AB,MN\rangle,$$其中 $AB$、$MN$ 及 $\langle AB,MN\rangle$ 均随着直线 $l$ 的运动而改变.
    考虑用伸缩变换将其拉成圆,只需要将每个点的纵坐标变成原来的 $\sqrt 3$ 倍,横坐标不变即可,如图.此时 $M'N'$ 为圆 $x'^2+y'^2=6$ 的直径为定值 $2\sqrt 6$,而由垂径定理 $\langle A'B',M'N'\rangle=\dfrac{\pi}{2}$ 亦为定值,此时可得$$S_{A'M'B'N'}=\sqrt 6A'B'\leqslant \sqrt 6\cdot 2\sqrt 6=12,$$等号当且仅当 $A'B'$ 为直径,也即直线 $l:y=0$ 时取得,此时四边形 $AMBN$ 的面积取得最大值$$\dfrac{S_{A'M'B'N'}}{\sqrt 3}=4\sqrt 3.$$
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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