如何处理椭圆焦点弦的策略探究 ——记2019届绵阳二诊试题20题(1)问

发表时间:2020/8/31   来源:《教育学文摘》2020年4月10期   作者:孙 燎
[导读] 弦长问题是圆锥曲线的重点问题,高考试题经常以弦长为切入点

         【摘要】弦长问题是圆锥曲线的重点问题,高考试题经常以弦长为切入点,考查面积或周长的范围、最值、定值问题。而过圆锥曲线的焦点弦长又具有其特殊性,可以从弦长公式的多种形式出发、也可以从圆锥曲线的第二定义出发或者从参数方程的角度出发、还可以从圆锥曲线几何关系出发等多种角度解决问题,这样不仅可以拓展学生的视野,形成一题多解意识,达到方法优化目的;还可以让学生形成面对解析几何不仅仅停留在算的表层,更关注运算背后的几何本质的思维意识。本问借用2019届绵阳二诊试题20题(1)问,从弦长公式、第二定义、参数方程、几何关系全面阐述过焦点弦长的解决办法,供大家参考.
         【关键词】  焦点弦  弦长公式   第二定义   参数方程  几何关系

         试题:已知椭圆的左、右焦点分别为,过的直线交椭圆C于A、B两点,若,求直线的方程.
         解法一:由椭圆定义得|AB|+|AF2|+|BF2|=4a=8,则|AB|=. 因为直线l过点F1(-2,0),
当直线l的斜率不存在时,|AB|=不合题意(通径).
设直线l的方程为y=k(x+2). 联立整理得(1+2k2)x2+8k2x+8k2-8=0.
由点F1(-2,0)在椭圆C内,所以,设A(x1,y1),B(x2,y2).

         说明:此法用弦长公式求解,涉及的概念有椭圆的定义、通径、弦长公式(弦长公式的三种),解题过程中的实施步骤:目标转化;斜率不存在;联立方程组;计算根的存在性;韦达定理解题.注意体会分类与整合的思想,这是通性通法,最一般的解法,也是参考答案提供的解法.
         解法二:由椭圆定义得|AB|+|AF2|+|BF2|=4a=8,则|AB|=. 因为直线l过点F1(-2,0),
当直线l的斜率不存在时,|AB|=不合题意(通径).
设直线l的方程为y=k(x+2). 联立整理得(1+2k2)x2+8k2x+8k2-8=0.
由点F1(-2,0)在椭圆C内,所以,设A(x1,y1),B(x2,y2).∴ x1+x2=,

         说明:此法充分关注了直线过焦点,所以利用椭圆的第二定义,回避大量计算.
【附】椭圆的第二定义:
         1、已知椭圆的左焦点为,离心率,P为椭圆C上任意一点,记P到直线的距离为d,则
         2、已知椭圆的右焦点为,离心率,P为椭圆C上任意一点,记P到直线的距离为d,则
         3、焦点弦
         解法三:设直线的倾斜角为,则直线的方程可表示为为参数,
代入得
由点F1(-2,0)在椭圆C内,所以设A,B对应的参数分别为
,由的几何意义可知


所以直线l的方程为,或
         点评:此法充分利用直线方程中参数t的几何意义求解,同时考虑t的几何意义时,由于A、B在F1的两侧,AB为弦长,与方法一计算量相差不大..
         解法四:设直线的倾斜角为,不失一般性,记,,则在中,由余弦定理得

同理

所以直线l的方程为,或
点评:此方法充分利用解三角形知识求解问题,焦半径公式推广到一般情况可得
         总之,椭圆的焦点弦可以从弦长公式角度出发,寻求一般解法;可以从第二定义出发(应用时简要证明),简化计算;可以从参数方程角度出发,加大横向跨度;可以从解三角形出发,积累常用结论.下面试举两例,供大家练习使用.
1. 设是右焦点为的椭圆上三个不同的点,
“成等差数列”是 “”的 (    )
(A)充要条件                             (B)必要不充分条件    
(C)充分不必要条件                       (D)既非充分也非必要
2. 已知椭圆的离心率为,过右焦点且斜率为的直线与相交于两点.若,则(    )
(A)1     (B)    (C)      (D)2
3.设椭圆上一点P到其左焦点的距离为3,到右焦点的距离为1,则P点到右准线的距离为( )
         (A) 6     (B) 2     (C)      (D)
4.如图,把椭圆的长轴分成等份,过每个分点作轴的垂线交椭圆的上半部分于七个点,是椭圆的一个焦点,则___________;

5.设F为椭圆的右焦点,A、B、C为该椭圆上三点,若,
则|FA|+|FB|+|FC|=               
6.已知P是椭圆上一点,且在x轴上方,F1, F2分别是椭圆的左右焦点,直线PF2的斜率为,求三角形PF1F2的面积.
【参考答案】ABB  35  
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