本题导读

本题考查椭圆的标准方程与性质。核心在于待定系数法、几何法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2013年浙江卷(理)) 21. 如图,点 是椭圆 () 的一个顶点, 的长轴是圆 的直径. 是过点 且互相垂直的两条直线,其中 交圆 于两点 , 交椭圆 于另一点 .

(1)求椭圆 的方程;

(2)求 面积获取最大值时直线 的方程.

🔍【思路分析】

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  • 第一问:由 是顶点知 。圆的半径为 ,直径为 ,故 ,求得 。
  • 第二问:
    1. 设线分析:由于 垂直且过 ,设 ,则 。
    2. 求弦长 :利用点到直线的距离公式求出圆心到 的距离 ,根据勾股定理 。
    3. 求高 :联立 与椭圆方程,求出 点坐标,利用两点间距离公式表示 。
    4. 求最值:面积 。化简后形式符合基本不等式 的结构,从而求出 。

✅【答案】

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故椭圆 的方程为 。;故直线 的方程为

✍【详细解析】

Abstract

(Ⅰ)解: 由题意, 是椭圆 的一个顶点,且 ,所以 为短轴顶点,得 。 圆 的半径 ,直径为 。 因为椭圆 的长轴是圆 的直径,所以 。 故椭圆 的方程为 。

(Ⅱ)解: 由题意可知直线 的斜率存在且不为 。设 的斜率为 ,则 。 圆 的圆心 到直线 的距离: 弦长 。

因为 且过 ,所以 (或 )。 联立 与椭圆 : 消去 得 。 由于 在曲线上, 是一根,由韦达定理: 。 代入 得 。 根据两点间距离公式:

的面积 : 令 (),则 。 代入 得: 根据基本不等式,,当且仅当 时 最大。 此时 。

故直线 的方程为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:圆的弦长公式(勾股定理优于韦达定理);直线与椭圆的交点(利用韦达定理和已知根简化计算);面积函数最值。

核心方法:“换元+基本不等式”。在解析几何最后一步求最值时,将复杂的根式部分设为整体变量 ,往往能构造出简单的分式函数模型。

避坑指南:联立方程后,利用 是方程的一个解,可以极大地缩短解方程组的时间。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:圆锥曲线的垂径定理、二次函数在闭区间上的最值。

结论推广:在解析几何中,若两直线垂直且交点在曲线上,利用斜率乘积 结合点差法或联立方程是标准套路。

方法推广:面积最大值问题除了基本不等式,有时也可考虑导数法。

🔗【关联脉络】

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