Question

已知A、B是圓x²+y²=4上滿足條件的兩個點，其中O是坐標原點，分別過A、B作x軸的垂線段，交橢圓x²+4y²=4于A₁、B₁點，動點P滿足
（I）求動點P的軌跡方程
（II）設S₁和S₂分別表示△PAB和△B₁A₁A的面積，當點P在x軸的上方，點A在x軸的下方時，求S₁+S₂的最大值．

Answer 1

【答案】分析：（I）設P（x，y），A₁（x₁，y₁），B₁（x₂，y₂），求符合某種條件的動點的軌跡方程，其實質就是利用題設中的幾何條件，用“坐標化”將其轉化為尋求x，y的關系，結合向量的垂直關系及向量的坐標運算即得動點P的軌跡方程；
（II）根據（I）A（x₁，2y₁），B（x₂，2y₂），得出直線AB的方程，再利用點到直線的距離公式求得點P到直線AB的距離，最后利用基本不等式求出S₁+S₂的最大值即可．
解答：解：（I）設P（x，y），A₁（x₁，y₁），B₁（x₂，y₂），
則x₁²+4y₁²=4①x₂²+4y₂²=4②從而A（x₁，2y₁），B（x₂，2y₂）由于，所以，進而有x₁x₂+4y₁y₂=0③根據可得（x-x₁，y-y₁）+2（x₂-x，y₂-y）=（0，0）即
由④²+4×⑤²，并結合①②③得
x²+4y²=（2x₂-x₁）²+4（2y₂-y₁）²
=4（x₂²+4y₂²）+（x₁²+4y₁²）-4（x₁x₂+4y₁y₂）
=4×4+4-4×0=20
所以動點P的軌跡方程為x²+4y²=20
（II）根據（I）A（x₁，2y₁），B（x₂，2y₂），所以直線AB的方程為
即2（y₂-y₁）x-（x₂-x₁）y+2y₁（x₂-x₁）-2x₁（y₂-y₁）=0
從而點P（2x_2′-x₁，2y₂-y₁）（2y₂-y₁＞0）到直線AB的距離為
=
=
又因為
所以S=
而（∵y₁＜0）
所以
由①+②-2×③得
從而有8=（x₂-x₁）²+4（y₂-y₁）²≥2×|x₂-x₁|×2|y₂-y₁|=4|x₂-x₁||y₂-y₁|
當且僅當|x₂-x₁|=2|y₂-y₁|時取等號．
所以S₁+S₂=|（x₂-x₁）（y₂-y₁）|≤2，即S₁+S₂的最大值為2
點評：求曲線的軌跡方程是解析幾何的兩個基本問題之一   求符合某種條件的動點的軌跡方程，其實質就是利用題設中的幾何條件，用“坐標化”將其轉化為尋求變量間的關系，求曲線的軌跡方程常采用的方法有直接法、定義法、代入法、參數法，本題利用的是直接法，直接法是將動點滿足的幾何條件或者等量關系，直接坐標化，列出等式化簡即得動點軌跡方程．