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构造三角形中位线解圆锥曲线问题

2014-03-27蒋玉清

江西教育C 2014年2期
关键词:位线中点焦点

蒋玉清

众所周知,三角形中位线是平面几何中的一个重要定理,近年高考题往往涉及圆锥曲线和平面几何的综合,如果在处理这类圆锥曲线问题中,利用坐标原点是两焦点的中点,巧妙构造三角形中位线,揭示其几何特征,通常能取到事半功倍的效果。

一、?摇求圆锥曲线的离心率

通过圆锥曲线的中心是连接两焦点线段的中点,构造三角形中位线,建立方程,得到几何量之间的关系。

例1 已知椭圆的一个焦点为F,若椭圆上存在点P,满足以椭圆短轴为直径的圆与线段PF相切于线段PF的中点A,则该椭圆的离心率为( )

A. B. C. D.

解 不妨设F是椭圆的左焦点,F′为右焦点,连接PF′,则OA是三角形PFF′的中位线,|PF′|=2|AO|=2b,

|PF|=2a-|PF′|=2a-2b。

在RtΔFPF′中,因为|PF′|2+|PF|2=|FF′|2,

所以4b2+(2a-2b)2=4c2,a2-2ab+2b2=c2。

b= a,b2= a,a2-c2= a2,解得e= 。

故答案选A。

二、求动点的轨迹

通过对弓箭形状补成等腰三角形,借助于对称性构造三角形中位线,获取圆锥曲线中动点与不动点间的关系。

例2 设F ,F 分别是双曲线 - =1的左右两个焦点,Q是双曲线右支上任意一点,从F1引∠F1QF2的平分线的垂线,垂足为P,求点P的轨迹方程。

解 延长F1P与QF2交于点M,因为QF1 -QF2 =2a=4,QF1 =QM。

所以QM-QF2 =4,MF2 =4,从而OP= MF2 =2,即x2+y2=4。

于是点P的轨迹方程是圆的一部分。

三、判断两圆的位置关系

通过构造三角形中位线建立圆锥曲线中变量之间的相互关系。

例3 已知点P(x0,y0)是椭圆 + (a>b>0)上的任意一点,F1、F2是焦点,求证:以PF 为直径的圆必和以椭圆长轴为直径的圆相内切。

证明 设以PF2为直径的圆的圆心为A,半径为r。

因为F1、F2为焦点,所以由椭圆定义知,|PF1|+|PF2|=2a,|PF2|=2r。

所以|PF1|+2r=2a,即|PF1|=2(a-r)。连接OA,由三角形中位线定理,知

|OA|= |PF1|= ×2(a-r)=a-r。

故以PF2为直径的圆必和以长轴为直径的圆相内切。

四、求线段的长度

通过构造三角形中位线,探求涉及圆锥曲线不变量的度量。

例4 设椭圆 + =1上一点P到左准线的距离为10,F1是该椭圆的左焦点,

若点M满足 = ( + ),则| |= 。

解 设椭圆右焦点为F2,根据第二定义可解答:

因为 = = ,所以|PF1|=6,所以|PF2|=2a-|PF1|=4。

又 = ( + ),所以M为PF1中点,

则| |是△PF2F1的中位线。

所以| |= |PF2|=2。

综上所述,我们在解答涉及圆锥曲线问题时,要注重平面几何知识的运用,加强数与形的认识,提高综合解题能力。 (作者单位:江西省南昌市第三中学)endprint

众所周知,三角形中位线是平面几何中的一个重要定理,近年高考题往往涉及圆锥曲线和平面几何的综合,如果在处理这类圆锥曲线问题中,利用坐标原点是两焦点的中点,巧妙构造三角形中位线,揭示其几何特征,通常能取到事半功倍的效果。

一、?摇求圆锥曲线的离心率

通过圆锥曲线的中心是连接两焦点线段的中点,构造三角形中位线,建立方程,得到几何量之间的关系。

例1 已知椭圆的一个焦点为F,若椭圆上存在点P,满足以椭圆短轴为直径的圆与线段PF相切于线段PF的中点A,则该椭圆的离心率为( )

A. B. C. D.

解 不妨设F是椭圆的左焦点,F′为右焦点,连接PF′,则OA是三角形PFF′的中位线,|PF′|=2|AO|=2b,

|PF|=2a-|PF′|=2a-2b。

在RtΔFPF′中,因为|PF′|2+|PF|2=|FF′|2,

所以4b2+(2a-2b)2=4c2,a2-2ab+2b2=c2。

b= a,b2= a,a2-c2= a2,解得e= 。

故答案选A。

二、求动点的轨迹

通过对弓箭形状补成等腰三角形,借助于对称性构造三角形中位线,获取圆锥曲线中动点与不动点间的关系。

例2 设F ,F 分别是双曲线 - =1的左右两个焦点,Q是双曲线右支上任意一点,从F1引∠F1QF2的平分线的垂线,垂足为P,求点P的轨迹方程。

解 延长F1P与QF2交于点M,因为QF1 -QF2 =2a=4,QF1 =QM。

所以QM-QF2 =4,MF2 =4,从而OP= MF2 =2,即x2+y2=4。

于是点P的轨迹方程是圆的一部分。

三、判断两圆的位置关系

通过构造三角形中位线建立圆锥曲线中变量之间的相互关系。

例3 已知点P(x0,y0)是椭圆 + (a>b>0)上的任意一点,F1、F2是焦点,求证:以PF 为直径的圆必和以椭圆长轴为直径的圆相内切。

证明 设以PF2为直径的圆的圆心为A,半径为r。

因为F1、F2为焦点,所以由椭圆定义知,|PF1|+|PF2|=2a,|PF2|=2r。

所以|PF1|+2r=2a,即|PF1|=2(a-r)。连接OA,由三角形中位线定理,知

|OA|= |PF1|= ×2(a-r)=a-r。

故以PF2为直径的圆必和以长轴为直径的圆相内切。

四、求线段的长度

通过构造三角形中位线,探求涉及圆锥曲线不变量的度量。

例4 设椭圆 + =1上一点P到左准线的距离为10,F1是该椭圆的左焦点,

若点M满足 = ( + ),则| |= 。

解 设椭圆右焦点为F2,根据第二定义可解答:

因为 = = ,所以|PF1|=6,所以|PF2|=2a-|PF1|=4。

又 = ( + ),所以M为PF1中点,

则| |是△PF2F1的中位线。

所以| |= |PF2|=2。

综上所述,我们在解答涉及圆锥曲线问题时,要注重平面几何知识的运用,加强数与形的认识,提高综合解题能力。 (作者单位:江西省南昌市第三中学)endprint

众所周知,三角形中位线是平面几何中的一个重要定理,近年高考题往往涉及圆锥曲线和平面几何的综合,如果在处理这类圆锥曲线问题中,利用坐标原点是两焦点的中点,巧妙构造三角形中位线,揭示其几何特征,通常能取到事半功倍的效果。

一、?摇求圆锥曲线的离心率

通过圆锥曲线的中心是连接两焦点线段的中点,构造三角形中位线,建立方程,得到几何量之间的关系。

例1 已知椭圆的一个焦点为F,若椭圆上存在点P,满足以椭圆短轴为直径的圆与线段PF相切于线段PF的中点A,则该椭圆的离心率为( )

A. B. C. D.

解 不妨设F是椭圆的左焦点,F′为右焦点,连接PF′,则OA是三角形PFF′的中位线,|PF′|=2|AO|=2b,

|PF|=2a-|PF′|=2a-2b。

在RtΔFPF′中,因为|PF′|2+|PF|2=|FF′|2,

所以4b2+(2a-2b)2=4c2,a2-2ab+2b2=c2。

b= a,b2= a,a2-c2= a2,解得e= 。

故答案选A。

二、求动点的轨迹

通过对弓箭形状补成等腰三角形,借助于对称性构造三角形中位线,获取圆锥曲线中动点与不动点间的关系。

例2 设F ,F 分别是双曲线 - =1的左右两个焦点,Q是双曲线右支上任意一点,从F1引∠F1QF2的平分线的垂线,垂足为P,求点P的轨迹方程。

解 延长F1P与QF2交于点M,因为QF1 -QF2 =2a=4,QF1 =QM。

所以QM-QF2 =4,MF2 =4,从而OP= MF2 =2,即x2+y2=4。

于是点P的轨迹方程是圆的一部分。

三、判断两圆的位置关系

通过构造三角形中位线建立圆锥曲线中变量之间的相互关系。

例3 已知点P(x0,y0)是椭圆 + (a>b>0)上的任意一点,F1、F2是焦点,求证:以PF 为直径的圆必和以椭圆长轴为直径的圆相内切。

证明 设以PF2为直径的圆的圆心为A,半径为r。

因为F1、F2为焦点,所以由椭圆定义知,|PF1|+|PF2|=2a,|PF2|=2r。

所以|PF1|+2r=2a,即|PF1|=2(a-r)。连接OA,由三角形中位线定理,知

|OA|= |PF1|= ×2(a-r)=a-r。

故以PF2为直径的圆必和以长轴为直径的圆相内切。

四、求线段的长度

通过构造三角形中位线,探求涉及圆锥曲线不变量的度量。

例4 设椭圆 + =1上一点P到左准线的距离为10,F1是该椭圆的左焦点,

若点M满足 = ( + ),则| |= 。

解 设椭圆右焦点为F2,根据第二定义可解答:

因为 = = ,所以|PF1|=6,所以|PF2|=2a-|PF1|=4。

又 = ( + ),所以M为PF1中点,

则| |是△PF2F1的中位线。

所以| |= |PF2|=2。

综上所述,我们在解答涉及圆锥曲线问题时,要注重平面几何知识的运用,加强数与形的认识,提高综合解题能力。 (作者单位:江西省南昌市第三中学)endprint

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