Question

7．已知AC，BD為圓O：x²+y²=9的兩條相互垂直的弦，垂足為M（1，$\sqrt{2}$），則四邊形ABCD的面積的最大值為15．

Answer 1

分析 由圓的方程找出圓心坐標為（0，0），半徑r=3，設圓心O到AC、BD的距離分別為d₁、d₂，再由M的坐標，根據矩形的性質及勾股定理得到d₁²+d₂²=OM²，由M和O的坐標，利用兩點間的距離公式求出OM²，進而得到d₁²+d₂²的值，再由圓的半徑，弦心距及弦長的一半，由半徑的值表示出|AB|與|CD|的長，又四邊形ABCD的兩對角線互相垂直，得到其面積為兩對角線乘積的一半，表示出四邊形的面積，并利用基本不等式變形后，將求出的d₁²+d₂²的值代入，即可得到面積的最大值．

解答 解：∵圓O：x²+y²=9，
∴圓心O坐標（0，0），半徑r=3，
設圓心O到AC、BD的距離分別為d₁、d₂，
∵M（1，$\sqrt{2}$），
則d₁²+d₂²=OM²=1²+（$\sqrt{2}$）²=3，
又|AC|=2$\sqrt{9-{p9vv5xb5_{1}}^{2}}$，|BD|=2$\sqrt{9-{p9vv5xb5_{2}}^{2}}$
∴四邊形ABCD的面積S=$\frac{1}{2}$|AC|•|BD|=2$\sqrt{9-{p9vv5xb5_{1}}^{2}}$•$\sqrt{9-{p9vv5xb5_{2}}^{2}}$≤18-（d₁²+d₂²）=18-3=15，
當且僅當d₁² =d₂²時取等號，
則四邊形ABCD面積的最大值為15．
故答案為：15．

點評 此題考查了直線與圓的位置關系，涉及的知識有：圓的標準方程，垂徑定理，勾股定理，對角線互相垂直的四邊形面積的求法，以及基本不等式的運用，當直線與圓相交時，常常根據垂徑定理由垂直得中點，進而由弦長的一半，圓的半徑及弦心距構造直角三角形，利用勾股定理來解決問題．