圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

人人人网 2020-04-23 01:38:02

如果圆锥曲线的一条弦所在的直线经过焦点,则称此弦为焦点弦。圆锥曲线的焦点弦问题涉及到离心率、直线斜率(或倾斜角)、定比分点(向量)、焦半径和焦点弦长等有关知识。焦点弦是圆锥曲线的“动脉神经”,集数学知识、思想方法和解题策略于一体,倍受命题人青睐,在近几年的高考中频频亮相,题型多为小题且位置靠后属客观题中的压轴题,也有作为大题进行考查的。本文介绍圆锥曲线有关焦点弦问题的几个重要公式及应用,与大家交流。

 

定理1  已知点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

是离心率为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的圆锥曲线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的焦点,过点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的弦

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

与

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的焦点所在的轴的夹角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,且

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。(1)当焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

内分弦

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

时,有

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

;(2)当焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

外分弦

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

时(此时曲线为双曲线),有

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

证明  设直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

是焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

所对应的准线,点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

在直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

上的射影分别为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

在直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

上的射影为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。由圆锥曲线的统一定义得,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,又

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

(1)       当焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

内分弦

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

时。

如图1,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

 

图1

 

(2)       当焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

外分弦

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

时(此时曲线为双曲线)。

如图2,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

 

图2

 

评注  特别要注意焦点外分焦点弦(此时曲线为双曲线)和内分焦点弦时公式的不同,这一点很容易不加区别而出错。

 

例1(2009年高考全国卷Ⅱ理科题)已知双曲线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的右焦点为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,过

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

且斜率为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的直线交

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

于

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

两点。若

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,则

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的离心率为( )

 

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

   

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

    

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

    

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

 

解  这里

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,又

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,代入公式得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,故选

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

例2(2010年高考全国卷Ⅱ理科第12题)已知椭圆

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的离心率为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。过右焦点且斜率为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的直线于

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

相交于

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

两点,若

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,则

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

(   )

 

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

   

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

    

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

    

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

 

解  这里

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,设直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的倾斜角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,代入公式得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,故选

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

例3 (08高考江西卷理科第15题)过抛物线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

作倾斜角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的直线,与抛物线交于

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

两点(点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

在

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

轴左侧),则有

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

____

 

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

 

图3

 

解 如图3,由题意知直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

与抛物线的地称轴的夹角

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,当点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

在

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

轴左侧时,设

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,又

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,代入公式得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,解得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

例4(2010年高考全国卷Ⅰ理科第16题)已知

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

是椭圆

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的一个焦点,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

是短轴的一个端点,线段

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的延长线交

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

于点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,且

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,则

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的离心率为___

 

解  设直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

与焦点所在的轴的夹角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,则

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,又

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,代入公式得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

例5(自编题)已知双曲线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的离心率为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,过左焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

且斜率为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的直线交

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的两支于

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

两点。若

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,则

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

___

 

解  这里

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,因直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

与左右两支相交,故应选择公式

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,代入公式得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

定理2  已知点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

和直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

是离心率为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的圆锥曲线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的焦点和对应准线,焦准距(焦点到对应准线的距离)为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。过点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的弦

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

与曲线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的焦点所在的轴的夹角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,则有

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

证明  设点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

在准线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

上的射影分别为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,过点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

作轴

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的垂线交直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

于点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,交直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

于点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。由圆锥曲线的统一定义得,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

 

图4

 

(1)当焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

内分弦

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

时。如图4,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,

 

所以较长焦半径

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,较短焦半径

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

(2)当焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

外分弦

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

时(此时曲线为双曲线)。

 

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

 

图5

 

如图5,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,

 

所以较长焦半径

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,较短焦半径

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

综合(1)(2)知,较长焦半径

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,较短焦半径

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。焦点弦的弦长公式为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

特别地,当曲线为无心曲线即为抛物线时,焦准距

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

就是径之半,较长焦半径

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,较短焦半径

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,焦点弦的弦长公式为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。当曲线为有心曲线即为椭圆或双曲线时,焦准距为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

注  由上可得,当焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

内分弦

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

时,有

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。当焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

外分弦

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

时,有

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

例6 (2009年高考福建卷理科第13题)过抛物线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

作倾斜角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的直线,交抛物线于

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

两点,若线段

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的长为8,则

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

___

 

解  由抛物线焦点弦的弦长公式为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

得,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,解得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

例7(2010年高考辽宁卷理科第20题)已知椭圆

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的右焦点为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,经过

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

且倾斜角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

与椭圆相交于不同两点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,已知

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

(1)求椭圆的离心率;(2)若

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,求椭圆方程。

 

解  (1)这里

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,由定理1的公式得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,解得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

(2)将

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,代入焦点弦的弦长公式得,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,解得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,即

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

①,又

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,设

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,代入①得

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,故所求椭圆方程为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

例8(2007年重庆卷第16题)过双曲线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的右焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

作倾斜角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的直线,交双曲线于

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

两点,则

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的值为___

 

解  易知

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

均在右支上,因为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,离心率

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,点准距

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,因倾斜角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。由焦半径公式得,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

 

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

例9(由2007年重庆卷第16题改编)过双曲线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的右焦点

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

作倾斜角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的直线,交双曲线于

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

两点,则

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的值为___

 

解  因为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,离心率

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,点准距

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,因倾斜角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。注意到

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

分别在双曲线的两支上,由焦半径公式得,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

例10  (2007年高考全国卷Ⅰ)如图6,已知椭圆

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的左、右焦点分别为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,过

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的直线交椭圆于

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

两点,过

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

的直线交椭圆于

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

两点,且

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。求四边形面积的最小值。

 

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

 

图6

 

解  由方程可知,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,则

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

设直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

与

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

轴的夹角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,因为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,所以直线

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

与

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

轴

 

的夹角为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。代入弦长公式得,

 

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。故四边形的面积为,

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

所以四边形面积的最小值为

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用

。

 

参考文献:

 

①郑丽兵。一道解析几何调研题的解答、拓广与应用。数学通讯。2010(11、12)(上半月)。

 

②玉邴图。两道高考题的统一推广。数学通讯。2010(11、12)(上半月)。

 

③万尔遐。曲线  何必与方程捆绑。数学通讯。2010(6)(下半月)。

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