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从几何特性入手 圆锥曲线巧求解

2020-03-09甘肃省张掖市实验中学734000

河北理科教学研究 2020年4期
关键词:准线顶点椭圆

甘肃省张掖市实验中学 宫 雪 734000

在高考中,圆锥曲线一般有两小一大三道题,一直是高考的重点、热点,也是难点;其中圆锥曲线客观题主要考查圆锥曲线定义、标准方程、几何性质(如渐近线、离心率等),渗透了数形结合、转化与化归、曲线与方程的数学思想方法,以发展学生的学科素养为导向,考查圆锥曲线的核心知识与本质特性,方法灵活多变,能力要求高,相当一部分学生对此无所适从,战战兢兢,下面以2019年高考数学全国Ⅰ卷理科第10题为例,进行知识与解法剖析,旨在拓宽读者思维视野,提高解题能力.

问题:(2019年全国Ⅰ卷理科第10题)已知椭圆C的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点,若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为( ).

分析:本题表面看来朴素无华,内涵却很丰富,考查椭圆的定义、标准方程及余弦定理的应用,考查数形结合思想、转化与化归、方程的数学思想方法,很好的落实了直观想象、逻辑推理、数学运算等数学素养,具有很好的创新性;求解圆锥曲线试题,首先考虑画图,其次考虑定义与几何性质,充分挖掘图形几何量之间的等量或相互关系,凡涉及焦点三角形的问题,还应注意解三角形等知识的应用.

图1

图2

图3

若A,B为直线l上两点,其对应的参数分别为t1与t2,线段AB的中点为M,点M对应的参数为t0,则以下结论经常用到:①重在数形结合,理解记忆,切忌生搬硬套,牵强附会.

点评:灵活应用余弦定理是解题的关键,此方法也可换做在△F1F2B与△AF1B中求∠ABF1的余弦值.

图4

图5

解法6:如图1所示,由已知可设|F2B|=t,则|AF2|=2t ,|BF1|=|AB|=3t,由椭圆的定义有2a=|BF1|+|BF2|=4t ,得又因为|AF1|+|AF2|=2a,所以|AF1|=a,所以点A应为椭圆C的上顶点(或下顶点);如图5所示,过点B作BD垂直x轴于点D,则△AOF2∽△BDF2,相似比为2:1,得(a>b>0)上,所 以 满 足 其 方 程 得:b2=2,所求椭圆方程为,故选B.解法7:如图1所示,由已知可设|F2B|=t,则|AF2|=2t ,|BF1|=|AB|=3t,由椭圆的定义有2a=|BF1|+|BF2|=4t ,得又因为|AF1|+|AF2|=2a,所以|AF1|=a,所以点A应为椭圆C的上顶点(或下顶点);如图6所示,由焦半径公式得,其中e为椭圆的离心率,p为焦点到准线的距离(简称:焦准距),右准线方程为:为直线AB的倾斜角;又因为得a2=3,又因为c=1,所以b2=2,所求椭圆方程为

图6

图7

点评:用焦半径公式几乎就是秒杀此类试题;焦半径公式的推导如下:椭圆的第二定义是平面上到定点F(c,0)(F不在l上)的距离与到定直线(椭圆的右准线)的距离之比为常数e(0<e<1)的点的轨迹为椭圆(注:人教A版选修2-1第50页).如图7所示,AB是过椭圆的右焦点F(c,0)的一条弦,它的倾斜角为θ,p为焦点F(c,0)到准线的距离(简称:焦准距),过A做AA1⊥l于点A1,过B做BB1⊥l于点B1,则由第二定义得:|AF|=e|AA1|=e(p+|AF|⋅cosθ),所以同理:

大部分学生对圆锥曲线试题有畏惧情绪,究其主要原因还是找不到解题的突破口或切入点,但从以上解析可以看出,抓住图形的某一几何特性,去转化、求解圆锥曲线试题,让学生在较短的时间内,突破思维障碍,快速准确地求解题目,事半功倍;另一方面,一题多解是提高解题能力的有效途径,它在呈现不同解法的同时,不但拓宽了学生思维的灵活性与深刻性,而且提高了学生解题的兴趣、品味、效率.

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