利用第二定义解圆锥曲线
圆锥曲线第二定义表述:平面上到定点距离与到定直线间距离之比为常数的点的集合。定点即为焦点F,定直线即为准线,比值即为离心率e。对于圆,椭圆,双曲线,抛物线中离心率满足下面关系:
e0圆,0e1椭圆,e1抛物线,e1双曲线
对于圆不多做解释,现在仅对后面三者做简单推导,以及在高考中如何运用推导简化计算,免于讨论。下面以焦点在x轴的椭圆为例。 x2y2
对于椭圆标准方程221我们知道下面几个等式: ab
ca2a2b2
e,准线方程:
x,pc accc
如上图直线l过其中一个焦点F,为简化推导我们假定其过右焦点,上图准线已作出,直线倾斜角为β,下面我们开始做推导:
有椭圆的第二定义我们知道下面关系:
MFeMP和NFeNQ
那么:
epMEMFpMFCOSe1ecos(1)NQpNQCOSeep NQ1ecos
MN2ep
1e2cos2
同理一样的方法那么双曲线和抛物线中有
2ep双曲线MN1e2cos2
2p抛物线MNsin2
对于(1)式可以留意一下,对于某些向量计算可简化成这样计算,对于双曲线为何加上绝对值呢?留作思考。
下面就对这个推论加以应用,看看究竟有何用处:
x2y2
132(2007全国)已知椭圆的左、右焦点分别为F1,F2.过
F1的直线交椭圆于B,D两点,过F2的直线交椭圆于A,C两点,且ACBD,垂足为P.
22x0y01(x,y)0032P(Ⅰ)设点的坐标为,证明:;
(Ⅱ)求四边形ABCD的面积的最小值.
对于第一问不再解释,直接做第二问。
直线BD,AC过焦点且垂直,那么我们知道四边形的面积可以
表述为AC与BD之积的一半。
我们设直线AC的倾斜角为,直线BD的倾斜角为。(由于直线倾斜角对称性质
22
由于AC和BD垂直,那么必有sin2sin21.
于是我们可以这样写出:
2ep
1e2cos2
2ep2epBD1e2cos21e2sin2
1SABCDACBD2
2e2p2
1e2(sin2cos2)e4sin2cos2AC
2e2p2
11e2e4sin224
8e2p2
4(1e2)e4sin22
这里我们知道要是S最小则此时我们可以甚至直接令和,二者互相垂直故而可以这样认为规定)
4
196这里我们知道e2,p24,带入求得最小值为325
这里避开了斜率是否存在的讨论,另外这种方法是已经经过很多次训练的,当碰到这样的题时能够很快的计算,其实推导什么的,熟练了很快就能写出因为太有特点了。
除了2007年再看下2005年全国二卷:P、Q、M、N四点都在椭y2x12圆上,F为椭圆在y轴正半轴上的焦点。 已知PF与PQ共线,2
MF与FN共线,PFMF0。 求四边形PMQN的面积的最小值和最大值。
是不是和2007年的一样呢,如果用这个方法是不是很快,这道题可是14分啊,做那么快似乎不公平啊,呵呵。
光这样还不够,有些题出的是向量FM乘以FN最值那么用这个是不是又快一些呢。最后这仅仅是一个推导,同理可以看下当有些交点在准线上时一些关系也可用这个方法带入。