一道椭圆方程题的求解思考
2021-05-30曹晓琰


摘 要:椭圆经常出现在历年高考数学试卷的选择题或填空题中,借助椭圆的相关知识与其他知识加以交汇融合,破解时可以从平面解析几何自身角度出发,也可以借助平面向量、解三角形等相关工具,合理引领并指导数学教学与解题研究.
关键词:椭圆;平面向量;解三角形;焦半径;方程
中图分类号:G632文献标识码:A文章编号:1008-0333(2021)34-0002-02
收稿日期:2021-09-05
作者简介:曹晓琰(1981.8-),女,江苏省南通人,硕士,中学一级教师,从事高中数学教学研究.
一、问题呈现
问题 在椭圆C:
x2a2+y2b2=1(a>b>0)中,F1,F2为椭圆C的左、右焦点,
图1
且焦距为23,O为坐标原点,点P为椭圆C上一点,|OP|=24a,且|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等比数列,则橢圆C的标准方程为.
二、问题分析
要求解椭圆C的标准方程,就是确定参数a,b,c的值,而根据题目条件,可以建立起已知的关系式c=3,a2=b2+c2,那么只需要再找到一个关于参数a,b,c的关系式即可达到破解的目的.而根据题目中的条件,还可以得到相关的信息:|OP|=24a,|PF1|·|PF2|=|F1F2|2=12,|PF1|+|PF2|=2a,如何整合这三个相关信息而转化为一个关于参数a,b,c的关系式,从而得以巧妙转化与破解.这就需要我们从已知条件入手,运用不同的数学知识,从不同的破解方向入手,通过知识间的灵活迁移,加以巧妙变形,灵活运用,整体代入.
三、破解方向
解法1 (平面向量的线性运算法)
由题可知PO为线段F1F2的中线,则有
PF1+PF2=2PO,
上式两边平方,可得|PF1|2+|PF2|2+2PF1·PF2=4PO2=12a2,
则有|PF1|2+|PF2|2+2|PF1||PF2|cos∠F1PF2=12a2,
而结合余弦定理可得cos∠F1PF2=
|PF1|2+|PF2|2-|F1F2|22|PF1|·|PF2|,
代入上式有|PF1|2+|PF2|2+(|PF1|2+|PF2|2-|F1F2|2)=12a2,
整理可得2(|PF1|2+|PF2|2)-|F1F2|2=
12a2,由题知c=3,则有|F1F2|2=4c2=12.
又结合|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等比数列,可得|PF1|·|PF2|=|F1F2|2=12,
利用椭圆的定义有|PF1|+|PF2|=2a,
可得|PF1|2+|PF2|2=(|PF1|+|PF2|)2-2|PF1|·|PF2|=4a2-24,
则有2(4a2-24)-12=12a2,解得a2=8,则b2=a2-c2=5,所以椭圆C的标准方程为x28+y25=1.
解法2 (平面向量的极化……
