第二章 第一节 焦点三角形,柳暗花明-【老唐说题】高中数学新思路 圆锥曲线专题

2024-04-18
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内容正文:

■ 26  ■  2!  !"#$45%6789:; ()*+,-)./)0.*+<.*=2.*+1*+<.*=0.+3<.->0.+3,-. !"#$>?-@A) BCDE 一、椭圆焦点三角形的性质 椭圆 x2 a2 +y 2 b2 =1(a>b>0)焦点为 F1,F2,P为椭圆上的点,∠F1PF2=θ,如图1,则 SΔF1PF2=b 2 · sinθ 1+cosθ =b2tanθ 2 (灵动椭圆焦点三角形面积公式) 图1 证明:设 PF1 =m, PF2 =n m+n=2a① 2( )c2=m2+n2-2mncosθ② S△F1PF2= 1 2 mnsinθ      ③ ①2 -②:mn= 2b 2 1+cosθ 所 以 S△F1PF2 =b 2 · sinθ 1+cosθ =b2· 2sinθ 2 cosθ 2 2cos2 θ 2 =b2tanθ 2 注意:焦点三角形面积,本质来自于解三角形部分,S=1 4 [(a+b)2-c2] sinC 1+cosC =1 4 [(a+b)2 -c2]tanC 2 图2 第一类:面积带动角度与坐标转化(注意:r为内切圆半径) (1)直角三角等面积法:如图2,当 PF1⊥PF2时,有 S△F1PF2=b 2= 2cyp 2  yp = b2 c ; S△F1PF2=b 2=mn 2 mn=2b2;r=a-c, (2)任意角度的等面积法:S△F1PF2=cyp =b 2tanθ 2 =1 2 PF1 ! ·PF2 ! tanθ=(a+c)r. !,#$%&'(-.)/01234 ■■ 27  ■ (3)直角顶点的讨论:当 S△F1PF2=b 2tanθ 2 =bc时,θ取得最大值,若 θ>90°,则 θ2 >45°,tanθ 2 =c b >1;同理,若 θ=90°,则 θ2 =45°,tanθ 2 =c b =1;若 θ<90°,则 θ2 <45°,tanθ 2 =c b <1.在 分析直角顶点个数时,当 c>b时,PF1⊥PF2有四个点 P存在;当 c=b时,PF1⊥PF2有两个点 P存 在;当 c<b时,PF1⊥PF2无点 P存在.(注意:PF1⊥PF2与 Rt△PF1F2的区别) (4)短轴端点处∠F1PF2张角最大 已知椭圆 x2 a2 +y 2 b2 =1a>b( )>0的左、右两焦点分别为 F1、F2,P是椭圆上一动点,在焦点三角 形 PF1F2中,若∠F1PF2最大,则点 P为椭圆短轴的端点. 证明:S△PF1F2=b 2tan ∠F1PF2 2 =cyP ,故当 yP取得最大值 b时,即当点 P位于短轴端点时, ∠F1PF2取得最大值. (5)已知椭圆x 2 a2 +y 2 b2 =1a>b( )>0的左、右两焦点分别为 F1、F2,若椭圆上存在一点 P,使得 ∠F1PF2=θ,则椭圆离心率 e∈ sin θ 2 ,[ )1. 证明:如图,设 B1为椭圆的短轴顶点,假设椭圆上存在一点 P,使得∠F1PF2 =θ,则必有 ∠F1B1F2≥θ,又 e=sin ∠F1B1F2 2 ,由于 θ 2≤ ∠F1B1F2 2 <π 2 ,故 e∈ sinθ2 ,[ )1. (2023·甲卷)设 F1,F2为椭圆C: x2 5 +y2=1的两个焦点,点 P在C上,若PF1 ! ·PF2 ! =0,则 PF1 · PF2 = (  )                               A.1 B.2 C.4 D.5 根据题意,点 P在椭圆上,满足PF1 ! ·PF2 ! =0,可得∠F1PF2= π 2 ,又由椭圆 C:x 2 5 +y2=1, 其中 b2=1,可得 PF1 · PF2 =2S△PF1F2=2b 2=2,故选 B. (2021·甲卷)已知 F1,F2为椭圆 C: x2 16 +y 2 4 =1的两个焦点,P,Q为 C上关于坐标原点对称 的两点,且 PQ = F1F2 ,则四边形 PF1QF2的面积为    . 因为 P,Q为 C上关于坐标原点对称的两点,且 PQ = F1F2 ,所以四边形 PF1QF2为矩形, 解法一:设 PF1 =m, PF2 =n,由椭圆的定义可得 PF1 + PF2 =m+n=2a=8,所以 m 2+ 2mn+n2=64,因为 PF1 2+ PF2 2= F1F2 2=4c2=4(a2-b2)=48,即 m2+n2=48,所以 mn=8, 所以四边形 PF1QF2的面积为 PF1 PF2 =mn=8. 解法二:选择题直接用灵动椭圆焦点三角形面积公式:S=2S△PF1F2=2b 2tan45°=8故答案为8. ■ 28  ■  (2019·新课标Ⅱ)已知 F1,F2是椭圆 C: x2 a2 +y 2 b2 =1(

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