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】
2014年高考辽宁卷(文)
【标注】
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    直线与圆
    >
    圆的切线方程
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    椭圆
    >
    椭圆的方程
    >
    椭圆的标准方程
  • 题型
    >
    解析几何
    >
    圆锥曲线的弦长与面积问题
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    直线与圆锥曲线
    >
    面积计算
  1. 求点 $P$ 的坐标;
    标注
    • 知识点
      >
      解析几何
      >
      直线与圆
      >
      圆的切线方程
    答案
    $\left(\sqrt 2,\sqrt 2\right)$
    解析
    设圆 $x^2+y^2=4$ 的切线为 $x_0x+y_0y=4$,切点为 $(x_0,y_0)$ 满足$$x_0^2+y_0^2=4,x_0>0,y_0>0,$$则所围成的三角形面积为$$\dfrac 12\cdot \dfrac{4}{x_0}\cdot \dfrac{4}{y_0}=\dfrac{2\left(x_0^2+y_0^2\right)}{x_0y_0}=2\left(\dfrac{x_0}{y_0}+\dfrac{y_0}{x_0}\right),$$于是当 $x_0=y_0=\sqrt 2$ 时,该三角形的面积最小.
  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
    • 知识点
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      解析几何
      >
      椭圆
      >
      椭圆的方程
      >
      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
    • 知识点
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      解析几何
      >
      直线与圆锥曲线
      >
      面积计算
    答案
    $\dfrac{x^2}6+\dfrac{y^2}3=1$
    解析
    设椭圆 $C$ 的方程为 $mx^2+ny^2=1$($0<m<n$),$A(x_1,y_1)$,$B(x_2,y_2)$.
    由于椭圆 $C$ 过点 $P$,因此 $m\cdot(\sqrt 2)^2+n\cdot(\sqrt 2)^2=1$,即 $m+n=\dfrac 12$.
    联立直线 $y=x+\sqrt 3$ 与椭圆 $C:mx^2+ny^2=1$,可得$$(m+n)x^2+2\sqrt 3nx+3n-1=0,$$即$$\dfrac 12x^2+2\sqrt 3nx+3n-1=0,$$因此$$|x_1-x_2|=\dfrac{\sqrt{(2\sqrt 3n)^2-4\cdot\dfrac 12\cdot(3n-1)}}{\dfrac 12}=2\sqrt{12n^2-6n+2}.$$另一方面,用底边 $AB$ 和 $AB$ 上的高计算 $\triangle PAB$ 的面积为$$\dfrac 12\cdot \sqrt{1+1^2}\cdot |x_1-x_2|\cdot \dfrac{|\sqrt 2-\sqrt 2+\sqrt 3|}{\sqrt {1^2+1^2}}=2,$$解得 $|x_1-x_2|=\dfrac{4\sqrt 3}3$.
    这样就有$$|x_1-x_2|=2\sqrt{12n^2-6n+2}=\dfrac{4\sqrt 3}3,$$即$$18n^2-9n+1=0,$$解得 $n=\dfrac 13$(舍去 $n=\dfrac 16$),进而 $m=\dfrac 16$,因此椭圆 $C$ 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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