问题: 数学椭圆两个题
1 两焦点F1 F2和椭圆上一焦点P组成的三角形,角F1PF2为什么是P在短轴顶点时最大,给出证明
2 过焦点F1作的椭圆的弦和椭圆的两焦点为A,B,三角形ABF2的面积什么时候最大 为什么
解答:
1 两焦点F1 F2和椭圆上一焦点P组成的三角形,角F1PF2为什么是P在短轴顶点时最大,
证明: 不妨设:x^/a^+y^/b^=1
F1(-c,0) F2(c,0)
在三角形F1PF2中:
F1F2^=PF1^+PF2^-2PF1PF2cos∠F1PF2
=(PF1+PF2)^-2PF1PF2-2PF1PF2cos∠F1PF2
=4a^-2PF1PF2(1+cos∠F1PF2)=4c^
PF1PF2=[2(a^-c^)]/(1+cos∠F1PF2)
∵PF1+PF2=2a=定值 且PF1>0 PF2>0
∴PF1PF2≤(PF1+PF2)^/4=a^
当且仅当PF1=PF2(P在短轴顶点时)时,[PF1PF2]max=a^
∴2(a^-c^)]/(1+cos∠F1PF2)≤a^
1+cos∠F1PF2>0
cos∠F1PF2≥[2(a^-c^)]/a^]-1
∠F1PF2∈(0,π)
在定义域内,cos∠F1PF2单调递减。
∴当P在短轴顶点时,cos∠F1PF2取得最小值,∠F1PF2取得最大值。
2 过焦点F1作的椭圆的弦和椭圆的两交点为A,B,三角形ABF2的面积什么时候最大 为什么
解:不妨设:x^/a^+y^/b^=1
F2(-c,0) F1(c,0)
A(x1,y1),B(x2,y2)
Lab: y=k(x-c)
(bx)^+(ay)^=(ab)^
[b^+(ka)^]x^-2cx(ak)^+(akc)^-(ab)^=0
x1+x2=2c(ak)^/[b^+(ka)^]
x1x2=[(akc)^-(ab)^]/[b^+(ka)^]
|AB|=√{(1+k^)[(x1+x2)^-4x1x2]}
=(2ab^)(1+k^)/[b^+(ka)^]
点F2到直线Lab距离d=2|ck|/√(1+k^)
三角形ABF2的面积S=(1/2)×d×|AB|
=(ab^)√[(1+k^)]/[b^+(ka)^]
=(ab^)√[1+(1/k)^]/[(b/k)^+a^]
1/k=0时,S最大
此时AB⊥X轴。
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