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高考山东卷理科压轴题

高考山东卷理科压轴题

马艳

题目(2016年高考山东卷理科第21题)如图1所示,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率是32,抛物线E:x2=2y的焦点F是C的一个顶点.

(Ⅰ)求椭圆C的方程;

(Ⅱ)设P是E上的动点,且位于第一象限,E在点P处的切线l与C交于不同的两点A,B,线段AB的中点为D,直线OD与过P且垂直于x轴的直线交于点M.

(ⅰ)求证:点M在定直线上;

(ⅱ)直线l与y轴交于点G,记△PFG的面积为S1,△PDM的面积为S2,求S1S2的最大值及取得最大值时点P的坐标.

解(Ⅰ)椭圆C的方程是x2+4y2=1(过程略).

(Ⅱ)(ⅰ)可设P(2t,2t2)(t>0),可求得切线l的方程是y=2tx-2t2,再得G(0,-2t2).

设A(x1,y1),B(x2,y2),可得

x21+4y21=1,x22+4y22=1,

把它们相减后分解因式(即点差法),可得

kl=kAB=y2-y1x2-x1=x2+x1-4(y2+y1)=xD-4yD=1-4kOD,

又kl=2t,所以kOD=kOM=-18t,得直线OM的方程是y=-18tx.

又xM=xP=2t,所以yM=-14,得点M在定直线y=-14上.

(ⅱ)由P(2t,2t2)(t>0),G(0,-2t2),F0,12,可得

S1=S△PFG=1212+2t2·2t.

如图2所示,设点D到直线OG,PM的距离分别是d0,d2,则点O到直线PM的距离是d0+d2.

由△ODG∽△MDP,可得

OGPM=d0d2,PM+OGPM=d0+d2d2,d2=PMPM+OG(d0+d2),

所以

S2=S△PDM=12PMd2=PM2(d0+d2)2(PM+OG).

可得PM=2t2+14,OG=2t2,d0+d2=2t,所以

S2=2t+142·2t22t2+14+2t2.

再得

S1S2=(16t2+1)(8t2+2)(8t2+1)2≤1(8t2+1)2(16t2+1)+(8t2+2)22=94.

进而可得:当且仅当16t2+1=8t2+2(t>0)即t=122,也即点P的坐标是22,14时,S1S2max=94.一般地,抛物线E:x2=2py上一动点P的切线,与椭圆C:x2[]a2[SX)]+y2[]b2[SX)]=1(a>b>0)交于不同的两点A、B,线段中点为D,直线OD与过点P且垂直于x轴的直线交于点M,则点M在定直线y=-pb2[]a2[SX)]上,当且仅当a2=4b2时,S1S2的最大值为定值94.

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