21.已知如图,在平面直角坐标系xoy中,点B是椭圆C:
的一个顶点,椭圆C的长轴长为4,F是椭圆的焦点,过坐标原点的直线交椭圆C于P、A两点,其中点P在第一象限,点C是P点在x轴上的射影,设直线PA的斜率为k(k>0).
(Ⅰ)求出椭圆C的方程;
(Ⅱ)当直线PA平分FB时,求k的值;
(Ⅲ)当k=2时,求点P到直线AC的距离;
(Ⅳ)是否存在正实数k使的面积最大,如存在,求出k,若不存在,说明理由.
见解析。
(Ⅰ)因为椭圆C的长轴长为4,点B是椭圆C:
的一个顶点,所以椭圆方程为
;
(Ⅱ)由题意可知F为,B为
,所以FB的中点为
,又因为直线l经过原点和FB中点,所以l的斜率k=1.
(Ⅲ)当k=2时,直线l的方程为;联立方程组
,
解得P点为,A点为
,C点为
,所以AC的方程为
,设P到AC的距离为d,则
.
(Ⅳ)存在正实数k使的面积最大,联立方程组