已知椭圆C:+=1(a>b>0)的上顶点为P(0,1),过C的焦点且垂直长轴的弦长为1.若有一菱形ABCD的顶点A、C在椭圆C上,该菱形对角线BD所在直线的斜率为-1.
(1)求椭圆∑的方程;
(2)当直线BD过点(1,0)时,求直线AC的方程;
(3)当∠ABC=时,求菱形ABCD面积的最大值.
网友回答
解:(1)依题意,b=1,
解,得|y|=,
所以,a=2,
椭圆E的方程为.
(2)直线BD:y=-1×(x-1)=-x+1,
设AC:y=x+b,
由方程组得,
当时,
A(x1,y1),C(x2,y2)的中点坐标为=-,,
ABCD是菱形,所以AC的中点在BD上,所以
解得,满足△=5-b2>0,所以AC的方程为y=x-.
(3)因为四边形ABCD为菱形,且,所以AB=AC=BC,所以菱形ABCD的面积,
由(2)可得AC2=(x2-x1)2+(y2-y2)2=2,
AC2=(x2-x1)2+(y2-y1)2=2(x2-x1)2=2(x2+x1)2-8x1x2=2×=,
因为,所以当且仅当b=0时,菱形ABCD的面积取得最大值,最大值为.
解析分析:(1)依题意,b=1,解,得|y|=,所以,由此能求出椭圆E的方程.(2)直线BD:y=-1×(x-1)=-x+1,设AC:y=x+b,由方程组得,再由根的判别式、中点坐标公式和菱形的性质能推导出AC的方程.(3)因为四边形ABCD为菱形,且,所以AB=AC=BC,所以菱形ABCD的面积,由AC2=(x2-x1)2+(y2-y1)2=2(x2-x1)2=2(x2+x1)2-8x1x2=,能推导出当且仅当b=0时,菱形ABCD的面积取得最大值.
点评:本题主要考查直线与圆锥曲线的综合应用能力,具体涉及到轨迹方程的求法及直线与椭圆的相关知识,解题时要灵活运用根的判别式、中点坐标公式和菱形的性质,结合椭圆的性质注意合理地进行等价转化.