15.已知C0:x2+y2=1和C1:x2/a2+y2/b2=1(a>b>0),那么,当且仅当a,b满足什么条件时,对C

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  • 15.所求条件为1/a2+1/b2=1.证明如下:

    必要性:易知,圆外切平行四边形一定是菱形,圆心即菱形中心.

    假设结论成立,则对点(a,0),有(a,0)为顶点的棱形与C1内接,与C0外切.(a,0)的相对顶点为(-a,0),由于菱形的对角线互相垂直平分,另外两个顶点必在y轴上,为(0,b)和(0,-b).菱形一条边的方程为x/a+y/b=1,即bx+ay=ab.由于菱形与C0外切,故必有 ,整理得1/a2+1/b2=1.必要性得证.

    充分性:设1/a2+1/b2=1,P是C1上任意一点,过P、O作C1的弦PR,再过O作与PR垂直的弦QS,则PQRS为与C1内接的菱形.设|OP|=r1,|OQ|=r2,则点P的坐标为(r1cosθ,r1sinθ),点Q的坐标为(r2cos(θ+ ),r2sin(θ+ )),代入椭圆方程,得

    又在Rt△POQ中,设点O到PQ的距离为h,则

    同理,点O到QR,RS,SP的距离也为1,故菱形PQRS与C0外切.充分性得证.