已知橢圓C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)的離心率e=
1
2
,橢圓C上一點(diǎn)到點(diǎn)Q(1,0)的距離的最大值為3.
(1)求橢圓C的方程;
(2)A、B為橢圓上的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),△ABO的面積為
3
,M為AB中點(diǎn),判斷|AB|2+4|OM|2是否為定值,并求|OA|+|OB|的最大值.
考點(diǎn):直線與圓錐曲線的關(guān)系,橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程
專題:圓錐曲線中的最值與范圍問題
分析:(1)由離心率e=
1
2
=
c
a
,可設(shè)a=2c,b=
3
c,橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程化為
x2
4c2
+
y2
3c2
=1
,因此可設(shè)橢圓上的一點(diǎn)P(2ccosθ,
3
csinθ)
,利用兩點(diǎn)之間的距離公式、二次函數(shù)的單調(diào)性、余弦函數(shù)的單調(diào)性即可得出.
(2)當(dāng)直線AB的斜率存在時(shí),設(shè)直線AB的方程為y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0).
與橢圓的方程聯(lián)立化為(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0.利用根與系數(shù)的關(guān)系、弦長公式、點(diǎn)到直線的距離公式、三角形的面積計(jì)算公式即可得出.當(dāng)直線AB的斜率不存在時(shí)也滿足.由中線長定理可得|OA|2+|OB|2=
1
2
(|AB|2+4|OM|2)
=7為定值.再利用基本不等式的性質(zhì)(|OA|+|OB|)2≤2(|OA|2+|OB|2)即可得出.
解答: 解:(1)∵離心率e=
1
2
=
c
a

∴可設(shè)a=2c,b=
3
c,橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程化為
x2
4c2
+
y2
3c2
=1

設(shè)橢圓上的一點(diǎn)P(2ccosθ,
3
csinθ)
,
則|PQ|=
(2ccosθ-1)2+(
3
csinθ)2
=
c2(cosθ-
2
c
)2+3c2-3
,
當(dāng)0<c≤2時(shí),當(dāng)cosθ=-1時(shí),|PQ|取得最大值2c+1,2c+1=3,解得c=1,滿足條件.
當(dāng)c>2時(shí),cosθ=
2
c
時(shí),|PQ|取得最大值
3c2-3
,∴
3c2-3
=3,解得c=2.
∴橢圓C的方程為
x2
4
+
y2
3
=1
x2
16
+
y2
12
=1

(2)當(dāng)直線AB的斜率存在時(shí),設(shè)直線AB的方程為y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0).
聯(lián)立
y=kx+m
x2
4
+
y2
3
=1
,化為(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0.
△>0,x1+x2=-
8km
3+4k2
,x1x2=
4m2-12
3+4k2

∴|AB|=
(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]
=
(1+k2)[
64k2m2
(3+4k2)2
-
4(4m2-12)
3+4k2
]

=
4
(1+k2)(9+12k2-3m2)
3+4k2

原點(diǎn)O到直線AB的距離h=
|m|
1+k2

∵△ABO的面積為
3
,
1
2
|m|
1+k2
4
(1+k2)(9+12k2-3m2)
3+4k2
=
3

化為2m2=3+4k2
x0=
x1+x2
2
=
-4km
3+4k2
,y0=kx0+m=
3m
3+4k2

∴4|OM|2=
4(16k2m2+9m2)
(3+4k2)2

∴|AB|2+4|OM|2=
16(1+k2)(9+12k2-3m2)
(3+4k2)2
+
4(16k2m2+9m2)
(3+4k2)2
=14為定值.
當(dāng)直線AB的斜率不存在時(shí)也滿足定值為14.
由中線長定理可得|OA|2+|OB|2=
1
2
(|AB|2+4|OM|2)
=7為定值.
∴(|OA|+|OB|)2≤2(|OA|2+|OB|2)=14.
∴|OA|+|OB|的最大值為
14
點(diǎn)評:本題考查了直線與橢圓相交問題轉(zhuǎn)化為方程聯(lián)立可得根與系數(shù)的關(guān)系、弦長公式、點(diǎn)到直線的距離公式、三角形的面積計(jì)算公式、兩點(diǎn)之間的距離公式、中線長定理、基本不等式的性質(zhì),考查了分類討論的思想方法,考查了推理能力與計(jì)算能力,屬于較難題.
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,S19=
 

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