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一道椭圆方程题的求解思考

2021-05-30曹晓琰

数理化解题研究·高中版 2021年12期

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……

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