在椭圆 $C:\dfrac{x^{2}}{3}+y^{2}=1$ 上,是否存在点 $M(m,n)$,使得直线 $l:mx+ny=1$ 与圆 $O:x^{2}+y^{2}=1$ 相交于不同的两点 $A,B$,且 $\triangle OAB$ 的面积最大?若存在,求出点 $M$ 的坐标及相应的 $\triangle OAB$ 的面积;若不存在,请说明理由.
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
面积存在最大值,为 $\dfrac{1}{2}$,此时点 $M$ 为 $\left(\dfrac{\sqrt 6}{2},\pm\dfrac{\sqrt 2}{2}\right)$,$\left(-\dfrac{\sqrt 6}{2},\pm\dfrac{\sqrt 2}{2}\right)$
【解析】
$O$ 到直线 $l$ 的距离为 $\dfrac{1}{\sqrt {m^{2}+n^{2}}}$,于是\[S_{\triangle AOB}=\dfrac{1}{2}\cdot 2\sqrt{1-\dfrac{1}{m^{2}+n^{2}}}\cdot \sqrt{\dfrac{1}{m^{2}+n^{2}}}\leqslant \dfrac{1}{2},\]当且仅当 $\dfrac{1}{m^{2}+n^{2}}=\dfrac{1}{2}$ 时取得等号.又\[\dfrac{m^{2}}{3}+n^{2}=1,\]解得 $m^{2}=\dfrac{3}{2}$,$n^{2}=\dfrac{1}{2}$.因此满足条件的 $M$ 为 $\left(\dfrac{\sqrt 6}{2},\pm\dfrac{\sqrt 2}{2}\right)$,$\left(-\dfrac{\sqrt 6}{2},\pm\dfrac{\sqrt 2}{2}\right)$.
答案
解析
备注