圆 ${x^2} + {y^2} = 4$ 的切线与 $ x $ 轴正半轴,$ y $ 轴正半轴围成一个三角形,当该三角形面积最小时,切点为 $ P $(如图).
【难度】
【出处】
【标注】
  1. 求点 $ P $ 的坐标;
    标注
    答案
    点 $P$ 的坐标为 $\left(\sqrt 2 ,\sqrt 2 \right)$.
    解析
    先利用切点坐标表示出面积,再利用均值定理得到取最值时的条件即可.设切点坐标为 $\left({x_0},{y_0}\right)$ $\left({x_0} > 0,{y_0} > 0\right)$,则切线斜率为 $ - \dfrac{x_0}{y_0}$,切线方程为\[y - {y_0} = - \dfrac{x_0}{y_0}\left(x - {x_0}\right),\]即\[{x_0}x + {y_0}y = 4,\]此时,两个坐标轴的正半轴与切线围成的三角形面积\[S = \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{4}{x_0} \cdot \dfrac{4}{y_0} = \dfrac{8}{{{x_0}{y_0}}},\]由 ${x_0^2} + {y_0^2} = 4 \geqslant 2{x_0}{y_0}$,知当且仅当 ${x_0} = {y_0} = \sqrt 2 $ 时,${x_0}{y_0}$ 有最大值,即 $S$ 有最小值,因此点 $P$ 的坐标为 $\left(\sqrt 2 ,\sqrt 2 \right)$.
  2. 焦点在 $ x $ 轴上的椭圆 $ C $ 过点 $ P $,且与直线 $l:y = x + \sqrt 3 $ 交于 $ A$,$B $ 两点,若 $\triangle PAB$ 的面积为 $ 2 $,求 $ C $ 的标准方程.
    标注
    答案
    $C$ 的标准方程为 $\dfrac{x^2}{6} + \dfrac{y^2}{3} = 1$.
    解析
    可以利用点在曲线上得到所求方程的参数的一个关系,再根据所给三角形面积求出相应的参数值即可,求解的过程中利用到了弦长公式和点到直线的距离公式.设 $C$ 的标准方程为 $\dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1$ $\left(a > b > 0\right)$,点 $A\left({x_1},{y_1}\right)$,$B\left({x_2},{y_2}\right)$.
    由点 $P$ 在 $C$ 上,知\[\dfrac{2}{a^2} + \dfrac{2}{b^2} = 1,\]并由\[{\begin{cases}
    \dfrac{x^2}{a^2} + \dfrac{y^2}{b^2} = 1, \\
    y = x + \sqrt 3 . \\
    \end{cases}}\]得\[{b^2}{x^2} + 4\sqrt 3 x + 6 - 2{b^2} = 0.\]又 ${x_1} $,${x_2}$ 是方程的根,因此\[{\begin{cases}{x_1} + {x_2} = - \dfrac{4\sqrt 3 }{b^2} ,\\
    {x_1}{x_2} = \dfrac{{6 - 2{b^2}}}{b^2}. \\
    \end{cases}}\]由 ${y_1} = {x_1} + \sqrt 3 $,${y_2} = {x_2} + \sqrt 3 $,得\[\left| {AB} \right| \overset {\left[b\right]}= \sqrt 2 \left| {{x_1} - {x_2}} \right| = \sqrt 2 \cdot \dfrac{{\sqrt {48 - 24{b^2} + 8{b^4}} }}{b^2}.\](推导中用到 $\left[b\right]$)由点 $P$ 到直线 $l$ 的距离为 $\dfrac{\sqrt 3 }{\sqrt 2 }$及 ${S_{\triangle PAB}} = \dfrac{1}{2}\cdot \dfrac{\sqrt 3 }{\sqrt 2 }\left| {AB} \right| = 2$,得\[{b^4} - 9{b^2} + 18 = 0,\]解得\[{b^2} = 6 或 {b^2} = 3.\]因此\[{b^2} = 6,{a^2} = 3 \left(舍\right)或 {b^2} = 3,{a^2} = 6.\]从而所求 $C$ 的标准方程为 $\dfrac{x^2}{6} + \dfrac{y^2}{3} = 1$.
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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