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(2013•静安区一模)已知椭圆
x2
a2
+
y2
b2
=1
的两个焦点为F1(-c,0)、F2(c,0),c2是a2与b2的等差中项,其中a、b、c都是正数,过点A(0,-b)和B(a,0)的直线与原点的距离为
3
2

(1)求椭圆的方程;
(2)点P是椭圆上一动点,定点A1(0,2),求△F1PA1面积的最大值;
(3)已知定点E(-1,0),直线y=kx+t与椭圆交于C、D相异两点.证明:对任意的t>0,都存在实数k,使得以线段CD为直径的圆过E点.
分析:(1)利用c2是a2与b2的等差中项可得c2=a2-b2=
a2+b2
2
,设出直线方程,利用点到直线的距离公式,建立等式,求出几何量,即可得到椭圆的方程;
(2)当椭圆上的点P到直线F1A1距离最大时,△F1PA1面积取得最大值,设出平行直线,即可求得结论;
(3)直线方程代入椭圆方程,利用韦达定理及向量知识,结合判别式,即可得到结论.
解答:(1)解:在椭圆中,由已知得c2=a2-b2=
a2+b2
2
(1分)
过点A(0,-b)和B(a,0)的直线方程为
x
a
+
y
-b
=1
,即bx-ay-ab=0,该直线与原点的距离为
3
2

由点到直线的距离公式得:
ab
a2+b2
=
3
2
(3分)
解得:a2=3,b2=1,
所以椭圆方程为
x2
3
+y2=1
(4分)
(2)解:F1(-
2
,0)
,直线F1A1的方程为y=
2
x+2
|F1A1|=
6

当椭圆上的点P到直线F1A1距离最大时,△F1PA1面积取得最大值(6分)
设与直线F1A1平行的直线方程为y=
2
x+d
,将其代入椭圆方程
x2
3
+
y2
1
=1
得:
7
3
x2+2d
2
x+d2-1=0
,△=0,即8d2-
28
3
d2+
28
3
=0
,解得d2=7,
所以当d=-
7
时,椭圆上的点P到直线F1A1距离最大为
2+
7
3
,此时△F1PA1面积为
1
2
6
2+
7
3
=
2
2
+
14
2
(9分)
(3)证明:将y=kx+t代入椭圆方程,得(1+3k2)x2+6ktx+3t2-3=0,
由直线与椭圆有两个交点,所以△=(6kt)2-12(1+3k2)(t2-1)>0,解得k2
t2-1
3
(11分)
设C(x1,y1)、D(x2,y2),则x1+x2=-
6kt
1+3k2
x1x2=
3(t2-1)
1+3k2

因为以CD为直径的圆过E点,所以
EC
ED
=0
,即(x1+1)(x2+1)+y1y2=0,(13分)
而y1y2=(kx1+t)(kx2+t)=k2x1x2+tk(x1+x2)+t2
所以(k2+1)
3(t2-1)
1+3k2
-(tk+1)
6kt
1+3k2
+t2+1=0
,解得k=
2t2-1
3t
(14分)
如果k2
t2-1
3
对任意的t>0都成立,则存在k,使得以线段CD为直径的圆过E点.(
2t2-1
3t
)2-
t2-1
3
=
(t2-1)2+t2
9t2
>0
,即k2
t2-1
3

所以,对任意的t>0,都存在k,使得以线段CD为直径的圆过E点.(16分)
点评:本题考查椭圆的标准方程,考查面积的最值,考查直线与椭圆的位置关系,考查向量知识、韦达定理的运用,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.
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