已知椭圆E:x2a2+y2b2=1(a>b>0),M为椭圆内不在坐标轴上一点.过M作不过原点的直线交椭圆于A,B两点,M恰为AB的中点,过M作AB的垂线交椭圆于C,D两点,N为弦CD的中点.记O到直线AB的距离为d,求d|MN|的最大值.
分析与解 不妨设M(m,n),m,n>0,则根据椭圆的“垂径定理”,可得直线AB的斜率为−b2ma2n,于是AB:y=−b2ma2n(x−m)+n,进而由AB⊥CD,可得CD:y=a2nb2m(x−m)+n.设N(s,t),则由椭圆的“垂径定理”,有t=−b4ma4ns,又t=a2nb2m(s−m)+n,于是s=a2nb2−na2nb2m+b4ma4n,因此d|MN|=|b2m2a2n+n|√1+b4m2a4n2⋅1√1+a4n2b4m2⋅|m−s|=(b2m2a2n2+1)(a2nb2m+b4ma4n)√(1+b4m2a4n2)(1+a4n2b4m2)⋅(b4m2a4n2+1)=(b2m2a2n2+1)(1+b6m2a6n2)(b4m2a4n2+1)2,记b2ma2n=u(u>0),ab=λ,则d|MN|=(λ2u2+1)(1+u2λ2)(u2+1)2=u4+λ2u2+u2λ2+1u4+2u2+1=1+λ2+1λ2−2u2+1u2+2⩽1+λ2+1λ2−24,等号当且仅当u=1时取得.因此所求的最大值为14(ab+ba)2.