同一骨架 2014 年河北预赛 第 12 题 · P009424
过曲线上已知点作两条相反斜率割线,先去掉已知根,另两个交点的连线方向会固定;面积便可拆成参数弦长与真实垂距。
前题在椭圆上另选位于弦下方的顶点,用线性支撑距离求最大高;后题固定原顶点并限制它位于弦上方,切线退化还会造成中点轨迹删点。
过点 作两条斜率互为相反数的直线,交椭圆
于 两点( 均不与 重合)。若椭圆上另一点 是位于直线 下方的动点,则 面积的最大值为。
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
先回想这道题的想法,再试试当前题。
椭圆上 的取值可通过 化成辅助角式,振幅为 。点到平行直线的距离等于相应线性函数差除以法向量长度。
想法从哪来:先把给定点代入椭圆,会发现它已经在曲线上。每条割线因此自带一个已知根,求另一个交点时可以直接约去它,而不必再使用完整求根公式。将两个相反斜率的交点坐标相减,先观察它们的方向,便能发现动弦方向其实固定。 固定方向以后,第三个动点只影响到弦的距离。把直线写成一个线性函数等于常数,椭圆上这个线性函数的最小值可以一次求出,于是“在下方”的最大高也明确了。最后只剩斜率绝对值的单变量面积,须检查零斜率、切线等退化情形,以及参数趋于无穷时的行为,确保最大值来自合法配置。
点 本身在椭圆上,每条过 的割线还有一个交点。把两条割线斜率记为 , 可由二次方程的另一个根写出 ;化简后发现 恒与直线 平行。 面积等于弦长乘椭圆到该直线的最大距离。
设两条直线斜率为 。当 时两线重合,面积为零;求正的最大值时可设 。令
把 代入椭圆,并除去对应点 的根,可得另一个交点;对斜率 同理。由所得坐标相减,得到
同时直线 的方程可写成
在椭圆上,线性函数 的最小值为
所以位于 下方的点 到直线 的最大距离为
于是
令 。对上式求导,唯一的内部极大点满足
即 。代入得到全局最大值
当 或 时面积都趋于零,故唯一内部极大点即为全局最大点。 椭圆上使 的点确位于 下方,最大高可达到。
过二次曲线上已知点的割线,代入后可先除去已知根以获得另一交点。两条参数相关的割线 若生成平行方向固定的弦,三角形面积便可拆为“参数弦长”与“曲线支撑距离”的乘积。
由两条相反斜率割线先发现AB方向固定,再求其下方椭圆点的最大弦高,最后优化同时变化的弦长和截距。
同一骨架 2014 年河北预赛 第 12 题 · P009424
过曲线上已知点作两条相反斜率割线,先去掉已知根,另两个交点的连线方向会固定;面积便可拆成参数弦长与真实垂距。
前题在椭圆上另选位于弦下方的顶点,用线性支撑距离求最大高;后题固定原顶点并限制它位于弦上方,切线退化还会造成中点轨迹删点。
已记下,谢谢!