已知椭圆C: x 2 a 2 +y 2 =1(a>1)的上顶点为A,左焦点为F,直线AF与圆M:x 2 +y 2 +6x
1个回答

(I)将圆M的一般方程x 2+y 2+6x-2y+7=0化为标准方程(x+3) 2+(y-1) 2=3,则圆M的圆心M(-3,1),半径 r=

3 .

由 A(0,1),F(-c,0)(c=

a 2 -1 ) 得直线AF的方程为x-cy+c=0.

由直线AF与圆M相切,得

|-3-c+c|

1+ c 2 =

3 ,

解得 c=

2 或 c=-

2 (舍去).

当 c=

2 时,a 2=c 2+1=3,

故椭圆C的方程为

x 2

3 + y 2 =1 .

(II)由题意可知,直线PQ的斜率存在,设直线的斜率为k,则直线PQ的方程为 y=kx-

1

2 .

因为点 (0,-

1

2 ) 在椭圆内,所以对任意k∈R,直线都与椭圆C交于不同的两点.

y=kx-

1

2

x 2

3 + y 2 =1 得 (1+3 k 2 ) x 2 -3kx-

9

4 =0 .

设点P,Q的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),则 y 1 =k x 1 -

1

2 , y 2 =k x 2 -

1

2 , x 1 + x 2 =

3k

1+3 k 2 , x 1 x 2 =-

9

4(1+3 k 2 ) ,

所以 |PQ|=

( x 2 - x 1 ) 2 + ( y 2 - y 1 ) 2 =

(1+ k 2 )[ ( x 1 + x 2 ) 2 -4 x 1 x 2 ] =

3

(1+ k 2 )(1+4 k 2 )

1+3 k 2 .

又因为点A(0,1)到直线 y=kx-

1

2 的距离 d=

3

2

k 2 +1 ,

所以△APQ的面积为 S=

1

2 |PQ|•d=

9

1+4 k 2

4(1+3 k 2 ) .

设 t=

1

1+3 k 2 ,则0<t≤1且 k 2 =

1

3t -

1

3 , S=

9

4 t•

4

3t -

1

3 =

9

4

4t

3 -

t 2

3 =

9

4

-

1

3 (t-2) 2 +

4

3 .

因为0<t≤1,所以当t=1时,△APQ的面积S达到最大,

此时

1

1+3 k 2 =1 ,即k=0.

故当△APQ的面积达到最大时,直线的方程为 y=-

1

2 .