已知椭圆 $\dfrac{x^2}{a^2}+y^2=1$ 的离心率为 $\dfrac{\sqrt 3}2$,$P(m,n)$ 为圆 $x^2+y^2=16$ 上任意一点,过 $P$ 作椭圆的两条切线 $PA,PB$.设切点分别为 $A(x_1,y_1),B(x_2,y_2)$.
【难度】
【出处】
【标注】
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    解析几何
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    直线与圆锥曲线
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    切线方程
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    解析几何
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    交点曲线系
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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
  • 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
  1. 证明:切线 $PA$ 的方程为 $\dfrac{x_1x}4+y_1y=1$;
    标注
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      解析几何
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      直线与圆锥曲线
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      切线方程
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      交点曲线系
    答案
    解析
    椭圆的方程为 $\dfrac{x^2}4+y^2=1$.设点 $A$ 的方程为$$\dfrac{\left(x-x_1\right)^2}4+\left(y-y_1\right)^2=0,$$利用交点曲线系可得切线 $PA$ 的方程为$$\left(\dfrac{x^2}4+y^2-1\right)-\left[\dfrac{\left(x-x_1\right)^2}4+\left(y-y_1\right)^2\right]=0,$$整理得$$\dfrac{2x_1x}4+2y_1y=\dfrac{x_1^2}4+y_1^2+1,$$由于 $\dfrac{x_1^2}4+y_1^2=1$,可得$$PA:\dfrac{x_1x}4+y_1y=1.$$
  2. 设 $O$ 为坐标原点,求 $\triangle ABO$ 面积的最大值.
    标注
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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
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      解析几何
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      圆锥曲线的弦长与面积问题
    答案
    $\dfrac{\sqrt 3}2$
    解析
    作仿射变换 $x'=x$,$y'=2y$,则问题等价于从椭圆 $x'^2+\dfrac{y'^2}4=16$ 上点 $P'(m,2n)$ 引圆 $x'^2+y'^2=4$ 的两条切线,切点分别为 $A',B'$,求 $\triangle A'B'O$ 的面积的最大值的一半.$\triangle A'B'O$ 的面积 $S$ 只与 $P'O$ 有关,设 $P'O=x$($x\in [4,8]$),则$$S(x)=\dfrac 4x\cdot\sqrt{2^2-\left(\dfrac 4x\right)^2}=\sqrt{\left(\dfrac 4x\right)^2\cdot\left[4-\left(\dfrac 4x\right)^2\right]},$$由于 $\left(\dfrac 4x\right)^2$ 的取值范围是 $\left[\dfrac 14,1\right]$,于是 $S(x)$ 的取值范围是 $\left[\dfrac{\sqrt {15}}4,\sqrt 3\right]$,其最大值为 $\sqrt 3$.回到原问题,所求 $\triangle ABO$ 的面积的最大值为 $\dfrac{\sqrt 3}2$.
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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