19.(14分)已知A,B,C是椭圆W: $\frac { \mathbf { x } ^ { 2 } } { 4 } + \mathbf { y } ^ { 2 } = 1$ 上的三个点,O是坐标原点
(Ⅰ)当点B是W的右顶点,且四边形OABC 为菱形时,求此菱形的面积;
(Ⅱ)当点 B 不是 W 的顶点时,判断四边形 OABC 是否可能为菱形,并说明理由.
See explanation
2013_北京 Paper
19.(14分)已知A,B,C是椭圆W: $\frac { \mathbf { x } ^ { 2 } } { 4 } + \mathbf { y } ^ { 2 } = 1$ 上的三个点,O是坐标原点
(Ⅰ)当点B是W的右顶点,且四边形OABC 为菱形时,求此菱形的面积;
(Ⅱ)当点 B 不是 W 的顶点时,判断四边形 OABC 是否可能为菱形,并说明理由.
See explanation
(Ⅰ)椭圆右顶点为 $B(2,0)$。若 $OABC$ 为菱形,则对角线 $OB$ 与 $AC$ 互相垂直平分。$OB$ 在 $x$ 轴上,其中点为 $(1,0)$,故 $AC$ 的方程为 $x=1$。代入 $\frac{x^2}{4}+y^2=1$,得 $y=\pm\frac{\sqrt3}{2}$,所以 $|AC|=\sqrt3$。又 $|OB|=2$,菱形面积为
$S=\frac12|OB|\cdot|AC|=\frac12\cdot2\cdot\sqrt3=\sqrt3$。
(Ⅱ)设 $A(x_1,y_1)$,$C(x_2,y_2)$。若 $OABC$ 为菱形,则其为平行四边形,对角线互相平分,故 $B=A+C$;且 $|OA|=|OC|$,即
$x_1^2+y_1^2=x_2^2+y_2^2$。
又 $A,C$ 在椭圆上,
$\frac{x_1^2}{4}+y_1^2=1$,$\frac{x_2^2}{4}+y_2^2=1$。
两式相减得
$\frac{x_1^2-x_2^2}{4}+y_1^2-y_2^2=0$。
与 $x_1^2-x_2^2+y_1^2-y_2^2=0$ 相减,得
$\frac34(x_1^2-x_2^2)=0$,故 $x_1^2=x_2^2$。
若 $x_1=x_2$,且 $A,C$ 不重合,则 $y_1=-y_2$,于是 $B=(2x_1,0)$。由 $B$ 在椭圆上得 $x_1^2=1$,所以 $B=(2,0)$ 或 $(-2,0)$,为椭圆顶点。
若 $x_1=-x_2$,则 $y_1^2=y_2^2$。当 $y_1=-y_2$ 时,$B=(0,0)$,不在椭圆上;当 $y_1=y_2$ 时,$B=(0,2y_1)$,由 $B$ 在椭圆上得 $4y_1^2=1$,所以 $B=(0,1)$ 或 $(0,-1)$,仍为椭圆顶点。
因此若 $OABC$ 为菱形,则 $B$ 必为椭圆顶点;当 $B$ 不是 $W$ 的顶点时,四边形 $OABC$ 不可能为菱形。
只讲你不懂的那一步,不用把整道题重讲一遍。答案和完整解析就在上面,不用聊天也能看。
可以再试一道相同方法、不同题面的题,确认是否真正掌握。
用 3 道相关题确认基础和中等变式会到哪一步。