已知|m|<1,直线l1:y=mx+1,l2:x=-my+1,l1与l2相交于点P,l1交y轴于点A,l2交x轴于点B(1)证明:l1⊥l2;(2)用m表示四边形OAPB的面积S,并求出S的最大值;(

题目简介

已知|m|<1,直线l1:y=mx+1,l2:x=-my+1,l1与l2相交于点P,l1交y轴于点A,l2交x轴于点B(1)证明:l1⊥l2;(2)用m表示四边形OAPB的面积S,并求出S的最大值;(

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已知|m|<1,直线l1:y=mx+1,l2:x=-my+1,l1与l2相交于点P,l1交y轴于点A,l2交x轴于点B
(1)证明:l1⊥l2
(2)用m表示四边形OAPB的面积S,并求出S的最大值;
(3)设S=f (m),求U=S+
1
S
的单调区间.
题型:解答题难度:中档来源:不详

答案

(1)由题意知,m≠0,l1与l2的斜率分别为 m,class="stub"1
-m
,斜率之积等于-1,故l1⊥l2.
(2)由题意知,A(0,1),B(1,0),AB=
2
,四边形OAPB为圆内接四边形(有一组对角互补且都是直角),
把l1与l2相的方程联立方程组可解得点P(class="stub"1-m
1+m2
class="stub"1+m
1+m2
),AB 的方程为x+y-1=0,
点P到 AB 的距离为
|class="stub"1-m
1+m2
+class="stub"1+m
1+m2
-1|
2
=
1-m2
2
(1+m2)

 由四边形OAPB的面积S等于两个直角三角形OAB和APB的面积之和,
∴S=class="stub"1
2
×1×1+class="stub"1
2
×
2
×
1-m2
2
(1+m2)
=class="stub"1
2
+
1-m2
2(1+m2)
=class="stub"1
1+m2

故 m=0 时,S有最大值为 1.
(3)U=S+class="stub"1
S
=class="stub"1
1+m2
+(1+m2),|m|<1,U的导数U′=class="stub"-2m
1+m2
+2m=2m(1-class="stub"1
1+m2
)>0,
∴U 在其定义域(-1,1)内是单调增函数.

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