题目
已知椭圆 ,直线 与椭圆 相交于 、 两点, 为坐标原点,且 ,则 面积的取值范围是 __。
参考解答
解析:
第一步:证明 到直线 的距离为定值
① 当 、 所在直线与坐标轴重合时,不妨取
此时 ,,,所以 到直线 (即 )的距离为
② 当直线 、 的斜率都存在且不为零时,设
联立 与椭圆方程:
所以
同理
因为 ,所以 ,于是 到 的距离满足
代入得
所以
综上, 到直线 的距离恒为定值 。
第二步:求 的取值范围
由 ② 中的 得
令 ,则
因为 ,所以 ,从而
于是
所以
而 、 与坐标轴重合时 恰好取到,合并两种情形得
第三步:求面积的取值范围
以 为底, 到 的距离为高:
所以
补充说明:
一是端点的取法: 的最小值 在 (即 )时取到;最大值 由坐标轴重合的情形取到(斜率情形只能无限接近)。原解析在 ② 中写出 后直接给出闭区间,正是靠 ① 补上了 ,这一步值得写明。
二是更快的算法:垂直弦恒等式
由 (均值不等式)得 ;又 (、 取在长、短轴端点时达到),一步得到同一个区间。
答案: