在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率e=
,且椭圆C上的点到点Q(0,2)的距离的最大值为3.
(1)求椭圆C的方程;
(2)在椭圆C上,是否存在点M(m,n),使得直线l:mx+ny=1与圆O:x2+y2=1相交于不同的两点A,B,且△OAB的面积最大?若存在,求出点M的坐标及对应的△OAB的面积;若不存在,请说明理由.
在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率e=
,且椭圆C上的点到点Q(0,2)的距离的最大值为3.
(1)求椭圆C的方程;
(2)在椭圆C上,是否存在点M(m,n),使得直线l:mx+ny=1与圆O:x2+y2=1相交于不同的两点A,B,且△OAB的面积最大?若存在,求出点M的坐标及对应的△OAB的面积;若不存在,请说明理由.
考点: 直线与圆锥曲线的综合问题;椭圆的标准方程.
专题: 圆锥曲线的定义、性质与方程.
分析: (1)由椭圆的离心率得到a2=3b2,设出椭圆上点P的坐标,写出点到直线的距离,然后对b分类求出|PQ|的最大值,由最大值等于3求解b的值,进一步得到a的值,则椭圆方程可求;
(2)求出圆心到直线l的距离,由勾股定理得到弦长,代入三角形的面积公式,把面积用含有d的代数式表示,配方后求出面积的最大值并求得使面积最大时的d值,从而得到m,n的值,则点M的坐标可求.
解答: 解:(1)∵,
∴,于是a2=3b2.
设椭圆C上任一点P(x,y),
则(﹣b≤y≤b).
当0<b<1时,|PQ|2在y=﹣b时取到最大值,且最大值为b2+4b+4,
由b2+4b+4=9解得b=1,与假设0<b<1不符合,舍去.
当b≥1时,|PQ|2在y=﹣1时取到最大值,且最大值为3b2+6,
由3b2+6=9解得b2=1.于是a2=3,椭圆C的方程是.
(2)圆心到直线l的距离为,弦长
,
∴△OAB的面积为,
于是.
而M(m,n)是椭圆上的点,
∴,即m2=3﹣3n2,
于是,而﹣1≤n≤1,
∴0≤n2≤1,1≤3﹣2n2≤3,
∴,
于是当时,S2取到最大值
,此时S取到最大值
,
此时,
.
综上所述,椭圆上存在四个点、
、
、
,
使得直线与圆相交于不同的两点A、B,且△OAB的面积最大,且最大值为.