每日一题[2803]一刀两段

已知 ${F_1},{F_2}$ 分别是椭圆 $E:\dfrac{x^2}{5} + {y^2} = 1$ 的左、右焦点,${F_1},{F_2}$ 关于直线 $x + y - 2 = 0$ 的对称点是圆 $C$ 的一条直径的两个端点.

1、求圆 $C$ 的方程.

2、设过点 ${F_2}$ 的直线 $l$ 被椭圆 $E$ 和圆 $C$ 所截得的弦长分别为 $a,b$.当 $ab$ 最大时,求直线 $l$ 的方程.

解析

1、本题考查点关于直线对称以及圆的方程,抓住圆心和半径求解即可. 根据题意,圆 $C$ 的圆心 $C$ 是原点 $O$ 关于直线 $x+y-2=0$ 的对称点 $(2,2)$,半径为 $\dfrac 12|F_1F_2|=2$,因此所求圆 $C$ 的方程为 $(x-2)^2+(y-2)^2=4$.

2、本题考查直线与圆锥曲线的位置关系,用直线的倾斜角作参数表达两个弦长是解决问题的关键. 设直线 $l$ 的倾斜角为 $\theta$($\theta\in[0,\pi)$),被椭圆 $E$ 和圆 $C$ 所截得的弦分别为 $MN$ 和 $F_2P$,则根据椭圆的焦点弦长公式,有\[|MN|=\dfrac{2\sqrt 5}{1+4\sin^2\theta},\]根据圆的弦长公式,有\[|F_2P|=4\sin\theta,\]因此\[ab=|MN|\cdot |F_2P|=\dfrac{8\sqrt 5}{4\sin\theta+\dfrac{1}{\sin\theta}}\leqslant 2\sqrt 5,\]等号当且仅当 $\sin\theta=\dfrac 12$ 时取得,此时直线 $l$ 的方程为 $x\pm \sqrt 3y-2=0$.

 

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