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椭圆X^2/4+Y^2/3=1,若椭圆的左右焦点分别为F1,F2,过点F2的直线l:X=mY+1与椭圆交与M,N两点,则

来源:学生作业帮 编辑:搜狗做题网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/06/25 19:11:40
椭圆X^2/4+Y^2/3=1,若椭圆的左右焦点分别为F1,F2,过点F2的直线l:X=mY+1与椭圆交与M,N两点,则三角形F1MN的内切圆的面积是否存在最大值?若存在,求出这个最大值及直线l的方程,若不存在,请说明理由
三角形F1MN的周长是定值,能不能换一种方式把半径表示出来?
椭圆X^2/4+Y^2/3=1,若椭圆的左右焦点分别为F1,F2,过点F2的直线l:X=mY+1与椭圆交与M,N两点,则
a=2,b=√3,c=1,
焦点F1(-1,0),F2(1,0),
∵△F1MN=|F1M|+|MF2|+|F1N|+|NF2|=2a+2a=4a=8,
要使内切圆面积最大,则其半径应最大,设内切圆半径为r,周长p,
现证明公式如下:△ABC,边长a,b,c,设内心I,分别连结IA、IB、IC,三角形分成三个小三角形,三个面积和为(a+b+c)r/2,
因△F2MN周长是定值,p=8,面积为S,根据公式,r*p/2=S,
r=2S/p,故问题转变成三角形面积最大问题,S最大,则r也最大,
MN直线经过F2(1,0),方程为:y=k(x-1),k为斜率,
离心率e=c/a=1/2,
根据经过焦点弦长公式,|MN|=(2b^2/a)/[1-e^2*(cosθ)^2]
=(2*3/2)/[1-(1/4)*(cosθ)^2]
=12/[4-(cosθ)^2]
=12/[3+(sinθ)^2],
θ为焦点弦和X轴夹角,
F2至MN距离d=|F1F2|*sinθ=2 sinθ,
S△F1MN=|MN|*d/2
S=12/[3+(sinθ)^2]* (2 sinθ)/2
=12 sinθ/[3+(sinθ)^2]
dS/dθ={12*cosθ[3+(sinθ)^2]-24 (sinθ)^2cosθ}/[3+(sinθ)^2]^2
=12[3cosθ-(sinθ)^2cosθ]/ [3+(sinθ)^2]^2
令dS/dθ=0,
[3cosθ-(sinθ)^2cosθ]=0,
cosθ[3-( sinθ)^2]=0,
cosθ=0,θ=π/2,
∵当π/2