Question

【題目】如圖，DP⊥x軸，點(diǎn)M在DP的延長線上，且|DM|=2|DP|．當(dāng)點(diǎn)P在圓x2+y2=1上運(yùn)動(dòng)時(shí)．
（Ⅰ）求點(diǎn)M的軌跡C的方程；
（Ⅱ）過點(diǎn)T（0，t）作圓x2+y2=1的切線交曲線C于A，B兩點(diǎn)，求△AOB面積S的最大值和相應(yīng)的點(diǎn)T的坐標(biāo)．

Answer 1

【答案】解：（I）設(shè)點(diǎn)M的坐標(biāo)為（x，y），點(diǎn)P的坐標(biāo)為（x0 ， y0），
則x=x0 ， y=2y0 ， 所以x0=x，y0= ，①
因?yàn)镻（x0 ， y0）在圓x2+y2=1上，所以x02+y02=1②，
將①代入②，得點(diǎn)M的軌跡方程C的方程為x2+ =1；
（Ⅱ）由題意知，|t|≥1，
（i）當(dāng)t=1時(shí)，切線l的方程為y=1，點(diǎn)A、B的坐標(biāo)分別為（﹣ ，1），（ ，1），
此時(shí)|AB|= ，當(dāng)t=﹣1時(shí)，同理可得|AB|= ；
（ii）當(dāng)|t|＞1時(shí)，設(shè)切線l的方程為y=kx+t，k∈R，
由 ，
得（4+k2）x2+2ktx+t2﹣4=0③，
設(shè)A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（x1 ， y1），（x2 ， y2），
由③得：x1+x2=﹣ ，x1x2= ，
又直線l與圓x2+y2=1相切，得 =1，即t2=k2+1，
∴|AB|= = = ，
又|AB|= = ≤2，且當(dāng)t=± 時(shí)，|AB|=2，
綜上，|AB|的最大值為2，
依題意，圓心O到直線AB的距離為圓x2+y2=1的半徑，
∴△AOB面積S= |AB|×1≤1，
當(dāng)且僅當(dāng)t=± 時(shí)，△AOB面積S的最大值為1，相應(yīng)的T的坐標(biāo)為（0，﹣ ）或（0， ）．
【解析】（I）設(shè)出M的坐標(biāo)為（x，y），點(diǎn)P的坐標(biāo)為（x0 ， y0），由題意DP⊥x軸，點(diǎn)M在DP的延長線上，且|DM|=2|DP|，找出x0與x的關(guān)系及y0與y的關(guān)系，記作①，根據(jù)P在圓上，將P的坐標(biāo)代入圓的方程，記作②，將①代入②，即可得到點(diǎn)M的軌跡方程；（Ⅱ）由過點(diǎn)T（0，t）作圓x2+y2=1的切線l交曲線C于A，B兩點(diǎn)，得到|t|大于等于圓的半徑1，分兩種情況考慮：（i）當(dāng)t=1時(shí)，確定出切線l為x=1，將x=1代入M得軌跡方程中，求出A和B的坐標(biāo)，確定出此時(shí)|AB|的長，當(dāng)t=﹣1時(shí)，同理得到|AB|的長；（ii）當(dāng)|t|大于1時(shí)，設(shè)切線l方程為y=kx+t，將切線l的方程與圓方程聯(lián)立，消去y得到關(guān)于x的一元二次方程，設(shè)A和B的坐標(biāo)，利用根與系數(shù)的關(guān)系表示出兩點(diǎn)橫坐標(biāo)之和與之積，再由切線l與圓相切，得到圓心到切線的距離d=r，利用點(diǎn)到直線的距離公式列出關(guān)系式，整理后得到k與t的關(guān)系式，然后利用兩點(diǎn)間的距離公式表示出|AB|，將表示出的兩根之和與兩根之積，以及k與t的關(guān)系式代入，得到關(guān)于t的關(guān)系，利用基本不等式變形，得到|AB|的最大值，以及此時(shí)t的取值，而三角形AOB的面積等于AB與半徑r乘積的一半來求，表示出三角形AOB的面積，將|AB|的最大值代入求出三角形AOB面積的最大值，以及此時(shí)T的坐標(biāo)即可．