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,揭示了曲线存在的简单性质.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为中心,A,B为焦点的椭圆,且a=3,c=2,∴b==.于是PM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P(±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,结合基本不等式可求|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 解抛物线问题的五个技巧
1.设而不求,整体处理
例1 已知抛物线y2=-8x的弦PQ被点A(-1,1)平分,求弦PQ所在的直线方程.
解 设弦PQ的两个端点分别为P(x1,y1),Q(x2,y2),则有y=-8x1,y=-8x2.
两式相减,得y-y=-8(x1-x2),
即(y1+y2)(y1-y2)=-8(x1-x2).
∵A是PQ的中点,
∴y1+y2=2,
即y1-y2=-4(x1-x2).
∴=-4,即kPQ==-4.
故弦PQ所在的直线的方程为y-1=-4(x+1),
即4x+y+3=0.
2.巧用定义求最值
例2 定长为3的线段AB的两个端点在抛物线y2=x上移动,记AB的中点为M,求点M到y轴的最短距离.
解 如图,AA′⊥l,MN⊥l,BB′⊥l,
l为抛物线y2=x的准线,
由抛物线方程y2=x,
知2p=1,=.
设点M到y轴的距离为d,
则d=|MN|-.
由抛物线的定义,知|AF|=|AA′|,|BF|=|BB′|.
因为AA′,BB′,MN都垂直于准线,
所以AA′∥MN∥BB′,
所以MN是梯形AA′B′B的中位线.
于是|MN|=(|AA′|+|BB′|)=(|AF|+|BF|).
若AB不过焦点,则由三角形的性质,
得|AF|+|BF|>|AB|;
若AB过焦点F,
则|MN|=(|AF|+|BF|)=|AB|=.
所以当AB过焦点F时,|MN|最小,此时d也最小,
此时d=|MN|-=-=.
故点M到y轴的最短距离为.
3.巧设抛物线的方程
例3 抛物线的顶点在原点,焦点在x轴上,且被直线y=x+1所截得的弦长为,求此抛物线的方程.
解 设抛物线的方程为y2=ax(a≠0),则有
消去y,整理得x2+(2-a)x+1=0.
设所截得的弦的两个端点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1,x2是方程的两个实根.
由根与系数的关系,
得x1+x2=a-2,x1x2=1.
由弦长公式知,·=,
即=,
解得a=-1或a=5.
所以所求抛物线的方程为y2=-x或y2=5x.
4.巧设弦所在的直线的方程
例4 过抛物线y2=2px(p>0)的焦点作一条直线和此抛物线相交,两个交点的纵坐标分别为y1,y2,求证:y1y2=-p2.
证明 当直线的斜率为0时,直线不会与抛物线有两个交点.
因为抛物线的焦点坐标为,
所以可设过焦点的直线方程为x-=my,
即x=my+,代入y2=2