题目
已知椭圆C:((x)^2)/((a)^2)+((y)^2)/((b)^2)=1(a>b>0)的离心率为(2sqrt(2))/(3),椭圆下顶点为A,右顶点为B,|AB|=sqrt(10).(1)求椭圆的标准方程;(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足|AR|•|AP|=3.(i)设P(m,n),求点R的坐标(用m,n表示);(ii)设O为坐标原点,Q是C上的动点,直线OR的斜率是直线的OP斜率的3倍,求|PQ|的最大值.
已知椭圆C:$\frac{{x}^{2}}{{a}^{2}}+\frac{{y}^{2}}{{b}^{2}}$=1(a>b>0)的离心率为$\frac{2\sqrt{2}}{3}$,椭圆下顶点为A,右顶点为B,|AB|=$\sqrt{10}$.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足|AR|•|AP|=3.
(i)设P(m,n),求点R的坐标(用m,n表示);
(ii)设O为坐标原点,Q是C上的动点,直线OR的斜率是直线的OP斜率的3倍,求|PQ|的最大值.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足|AR|•|AP|=3.
(i)设P(m,n),求点R的坐标(用m,n表示);
(ii)设O为坐标原点,Q是C上的动点,直线OR的斜率是直线的OP斜率的3倍,求|PQ|的最大值.
题目解答
答案
(1)由题意知,A(0,-b),B(a,0),所以|AB|=$\sqrt{{a}^{2}{+b}^{2}}$=$\sqrt{10}$,所以a2+b2=10;
又因为e=$\frac{c}{a}$=$\frac{2\sqrt{2}}{3}$,所以c=$\frac{2\sqrt{2}}{3}$a,所以c2=a2-b2=$\frac{8}{9}$a2,所以a2=9b2;
所以b2=1,a2=9,椭圆C:$\frac{{x}^{2}}{9}$+y2=1;
(2)(i)设点P(m,n),R(x,y),由题意知,A(0,-1),|$\overrightarrow{AP}$|•|$\overrightarrow{AR}$|=3,$\overrightarrow{AP}$=(m,n+1),$\overrightarrow{AR}$=(x,y+1),其中m≠0;
所以$\overrightarrow{AP}$•$\overrightarrow{AR}$=3,即mx+(n+1)y=2-n①,
又因为R在AP上,所以y=$\frac{n+1}{m}$x-1,即(n+1)x-my=m②;
由①②联立求解得$\left\{\begin{array}{l}{x=\frac{3m}{{m}^{2}{+(n+1)}^{2}}}\\{y=\frac{{-m}^{2}{-n}^{2}+n+2}{{m}^{2}{+(n+1)}^{2}}}\end{array}\right.$,
所以点R的坐标为($\frac{3m}{{m}^{2}{+(n+1)}^{2}}$,$\frac{{-m}^{2}{-n}^{2}+n+2}{{m}^{2}{+(n+1)}^{2}}$);
(ii)直线OR的斜率为k1=$\frac{{-m}^{2}{-n}^{2}+n+2}{3m}$,直线OP的斜率为k2=$\frac{n}{m}$,
若k1=3k2,则$\frac{{-m}^{2}{-n}^{2}+n+2}{3m}$=$\frac{3n}{m}$,即m2+(n+4)2=18,
所以点P在以(0,-4)为圆心,3$\sqrt{2}$为半径的圆上,又Q为椭圆x2+9y2=9上一点,
设Q(x,y),所以|PQ|长度为$\sqrt{{x}^{2}{+(y+4)}^{2}}$+3$\sqrt{2}$=$\sqrt{9-{9y}^{2}{+(y+4)}^{2}}$+3$\sqrt{2}$=$\sqrt{-{8(y-\frac{1}{2})}^{2}+27}$+3$\sqrt{2}$,
因为-1≤y≤1,所以y=$\frac{1}{2}$时,|PQ|的长度取得最大值为3$\sqrt{3}$+3$\sqrt{2}$.
又因为e=$\frac{c}{a}$=$\frac{2\sqrt{2}}{3}$,所以c=$\frac{2\sqrt{2}}{3}$a,所以c2=a2-b2=$\frac{8}{9}$a2,所以a2=9b2;
所以b2=1,a2=9,椭圆C:$\frac{{x}^{2}}{9}$+y2=1;
(2)(i)设点P(m,n),R(x,y),由题意知,A(0,-1),|$\overrightarrow{AP}$|•|$\overrightarrow{AR}$|=3,$\overrightarrow{AP}$=(m,n+1),$\overrightarrow{AR}$=(x,y+1),其中m≠0;
所以$\overrightarrow{AP}$•$\overrightarrow{AR}$=3,即mx+(n+1)y=2-n①,
又因为R在AP上,所以y=$\frac{n+1}{m}$x-1,即(n+1)x-my=m②;
由①②联立求解得$\left\{\begin{array}{l}{x=\frac{3m}{{m}^{2}{+(n+1)}^{2}}}\\{y=\frac{{-m}^{2}{-n}^{2}+n+2}{{m}^{2}{+(n+1)}^{2}}}\end{array}\right.$,
所以点R的坐标为($\frac{3m}{{m}^{2}{+(n+1)}^{2}}$,$\frac{{-m}^{2}{-n}^{2}+n+2}{{m}^{2}{+(n+1)}^{2}}$);
(ii)直线OR的斜率为k1=$\frac{{-m}^{2}{-n}^{2}+n+2}{3m}$,直线OP的斜率为k2=$\frac{n}{m}$,
若k1=3k2,则$\frac{{-m}^{2}{-n}^{2}+n+2}{3m}$=$\frac{3n}{m}$,即m2+(n+4)2=18,
所以点P在以(0,-4)为圆心,3$\sqrt{2}$为半径的圆上,又Q为椭圆x2+9y2=9上一点,
设Q(x,y),所以|PQ|长度为$\sqrt{{x}^{2}{+(y+4)}^{2}}$+3$\sqrt{2}$=$\sqrt{9-{9y}^{2}{+(y+4)}^{2}}$+3$\sqrt{2}$=$\sqrt{-{8(y-\frac{1}{2})}^{2}+27}$+3$\sqrt{2}$,
因为-1≤y≤1,所以y=$\frac{1}{2}$时,|PQ|的长度取得最大值为3$\sqrt{3}$+3$\sqrt{2}$.