解题思路:对第(1)问,由AF=3,PQ=3,及a2=b2+c2可求得a2,b2;
对第(2)问,可先设直线PQ的方程与P,Q的坐标,联立直线与椭圆的方程,由韦达定理建立交点坐标的关系,将k1k2用坐标表示,再探求定值的存在性;
对第(3)问,根据S△APQ=
1
2
AF•|
y
1
−
y
2
|
,将|y1-y2|用参数m表示,从而得到面积关于m函数,根据此函数的形式特点,可求得面积的最大值.
(1)设椭圆的右焦点为F(c,0),c>0,则a2=b2+c2,…①
由AF=3,得a+c=3,…②
又当直线l⊥x轴时,P,Q的横坐标为c,将x=c代入
x2
a2+
y2
b2=1中,得y=±
b2
a,
则PQ=
2b2
a=3,…③
联立①②③,解得a2=4,b2=3,c2=1,
所以椭圆C的方程为
x2
4+
y2
3=1.
(2)k1k2为定值−
1
4.证明如下:
显然,直线PQ不与y轴垂直,可设PQ的方程为x=my+1,
联立椭圆方程
x2
4+
y2
3=1,消去x并整理得(3m2+4)y2+6my-9=0,
又设P(x1,y1),Q(x2,y2),由韦达定理得
y1+y2=−
6m
3m2+4
y1y2=
−9
3m2+4
从而x1+x2=(my1+1)+(my2+1)=[8
3m2+4,x1x2=(my1+1)(my2+1)=
−12m2+4
3m2+4,
所以k1k2=
y1y2
(x1+2)(x2+2)=
y1y2
x1x2+2(x1+x2)+4=
−9
3m2+4
−12m2+4
3m2+4+
16
3m2+4+4=
−9/36=−
1
4],
即k1k2=−
1
4,故得证.
(3)由(2)知,
y1+y2=−
6m
3m2+4
y1y2=
−9
3m2+4
所以S=
1
2AF•|y1−y2|=
3
2|y1−y2|=
3
2
(y1+y2)2−4y1y2
=
3
2
(−
6m
3m2+4)2+
36
3m2+4=18
m2+1
(3m2+4)2=18
m2+1
9(m2+1)2+6(m2+1)+1
=18
1
9(m2+1)+
1
m2+1+6.
令t=m2+1,t≥1,
则S=
18
9t+
1
t+6(t≥1),设函数g(t)=9t+
1
t(t≥1),
由(9t+
1
t)′=9−
1
t2=
9t2−1
t2>0知,g(t)在[1,+∞)上为增函数,
得t=1,即m=0时,[g(t)]min=9×1+
1
1=10,
此时S取得最大值为
18
10+6=[9/2].
点评:
本题考点: 直线与圆锥曲线的综合问题.
考点点评: 1.求椭圆的方程,只需确定a2,b2,需要建立关于a,b,c的三个不同的方程.
2.要获得定值,往往需要消参,韦达定理的运用,体现了“设而不求”的思想.
3.面积的最值问题,一般转化为函数最值问题来处理.常利用函数的单调性求最值,考虑导数方法来研究函数的单调性,过程显得更为简洁.