内容正文:
1 椭圆的定义在解题中的妙用
椭圆定义反映了椭圆的本质特征,揭示了曲线存在的几何性质.有些问题,如果恰当运用定义来解决,可以起到事半功倍的效果,下面通过几个例子进行说明.
1.求最值
例1 线段|AB|=4,|PA|+|PB|=6,M是AB的中点,当P点在同一平面内运动时,PM的长度的最小值是( )
A.2 B. C. D.5
解析 由于|PA|+|PB|=6>4=|AB|,故由椭圆定义知P点的轨迹是以M为原点,A,B为焦点的椭圆,且a=3,c=2,∴b==.于是PM的长度的最小值是b=.
答案 C
2.求动点坐标
例2 椭圆+=1上到两个焦点F1,F2距离之积最大的点的坐标是________.
解析 设椭圆上的动点为P,由椭圆的定义可知
|PF1|+|PF2|=2a=10,
所以|PF1|·|PF2|≤2=2=25,
当且仅当|PF1|=|PF2|时取等号.
由解得|PF1|=|PF2|=5=a,
此时点P恰好是椭圆短轴的两端点,
即所求点的坐标为(±3,0).
答案 (±3,0)
点评 由椭圆的定义可得“|PF1|+|PF2|=10”,即两个正数|PF1|,|PF2|的和为定值,结合均值不等式可求|PF1|,|PF2|积的最大值,结合图形可得所求点P的坐标.
3.求焦点三角形面积
例3 如图所示,已知椭圆的方程为+=1,若点P在第二象限,且∠PF1F2=120°,求△PF1F2的面积.
解 由已知得a=2,b=,
所以c==1,|F1F2|=2c=2.
在△PF1F2中,由余弦定理得
|PF2|2=|PF1|2+|F1F2|2-2|PF1||F1F2|cos 120°,
即|PF2|2=|PF1|2+4+2|PF1|,①
由椭圆定义,得|PF1|+|PF2|=4,
即|PF2|=4-|PF1|.②
将②代入①,得|PF1|=.
所以=|PF1|·|F1F2|·sin 120°
=××2×=,即△PF1F2的面积是.
点评 在△PF1F2中,由椭圆的定义及余弦定理可得关于|PF1|,|PF2|的方程组,消去|PF2|可求|PF1|.
从以上问题,我们不难发现,凡涉及椭圆上的点及椭圆焦点的问题,我们应首先考虑利用椭圆的定义求解.
2 如何求椭圆的离心率
1.由椭圆的定义求离心率
例1 以椭圆的焦距为直径并过两焦点的圆,交椭圆于4个不同的点,顺次连接这四个点和两个焦点恰好组成一个正六边形,那么这个椭圆的离心率为________.
解析 如图所示,设椭圆的方程为+=1(a>b>0),半焦距为c,由题意知∠F1AF2=90°,∠AF2F1=60°.
∴|AF2|=c,|AF1|=2c·sin 60°=c.
∴|AF1|+|AF2|
=2a=(+1)c.
∴e===-1.
答案 -1
点评 本题利用了圆及正六边形的几何性质,并结合椭圆的定义,化难为易,使问题简单解决.
2.解方程(组)求离心率
例2 椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F1(-c,0),A(-a,0),B(0,b)是两个顶点,如果F1到直线AB的距离为,则椭圆的离心率e=________.
解析 如图所示,
直线AB的方程为+=1,
即bx-ay+ab=0.
∵点F1(-c,0)到直线AB的距离为,∴=,
∴|a-c|=,
即7a2-14ac+7c2=a2+b2.
又∵b2=a2-c2,整理,得5a2-14ac+8c2=0.
两边同除以a2,8e2-14e+5=0,
解得e=或e=(舍去).
答案
3.利用数形结合求离心率
例3 在平面直角坐标系中,椭圆+=1(a>b>0)的焦距为2,圆O的半径为a,过点P作圆O的两条切线,且这两条切线互相垂直,则离心率e=________.
解析 如图所示,切线PA,PB互相垂直,PA=PB.
又OA⊥PA,OB⊥PB,OA=OB,
则四边形OAPB是正方形,
故OP=OA,
即=a,∴e==.
答案
4.综合类
例4 设M为椭圆+=1(a>b>0),上一点,F1,F2为椭圆的左、右焦点,如果∠MF1F2=75°,∠MF2F1=15°,求椭圆的离心率.
解 由正弦定理,得==
==,
∴e====.
点评 此题可推广为若∠MF1F2=α,∠MF2F1=β,则椭圆的离心率e=.
3 活用双曲线定义妙解题
在解双曲线中的有关求离心率、最值等问题时,若能灵活应用双曲线的定义,能把大题化为小题,起到事半功倍的作用.下面举例说明.
1.求焦点三角形的周长
例1 过双曲线-=1左焦点F1的直线与左支交于A,B两点,且弦AB长为6,则△ABF2(F2为右焦点)的周长是________.
解析 由双曲线的定义知|AF2|-|AF1|=8,
|BF2|-|BF1|=8,
两式相加得|AF2|+|BF2