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構(gòu)造三角形中位線解圓錐曲線問題

2014-03-27 22:27蔣玉清
江西教育C 2014年2期
關(guān)鍵詞:位線中點(diǎn)焦點(diǎn)

蔣玉清

眾所周知,三角形中位線是平面幾何中的一個重要定理,近年高考題往往涉及圓錐曲線和平面幾何的綜合,如果在處理這類圓錐曲線問題中,利用坐標(biāo)原點(diǎn)是兩焦點(diǎn)的中點(diǎn),巧妙構(gòu)造三角形中位線,揭示其幾何特征,通常能取到事半功倍的效果。

一、?搖求圓錐曲線的離心率

通過圓錐曲線的中心是連接兩焦點(diǎn)線段的中點(diǎn),構(gòu)造三角形中位線,建立方程,得到幾何量之間的關(guān)系。

例1 已知橢圓的一個焦點(diǎn)為F,若橢圓上存在點(diǎn)P,滿足以橢圓短軸為直徑的圓與線段PF相切于線段PF的中點(diǎn)A,則該橢圓的離心率為( )

A. B. C. D.

解 不妨設(shè)F是橢圓的左焦點(diǎn),F(xiàn)′為右焦點(diǎn),連接PF′,則OA是三角形PFF′的中位線,|PF′|=2|AO|=2b,

|PF|=2a-|PF′|=2a-2b。

在RtΔFPF′中,因為|PF′|2+|PF|2=|FF′|2,

所以4b2+(2a-2b)2=4c2,a2-2ab+2b2=c2。

b= a,b2= a,a2-c2= a2,解得e= 。

故答案選A。

二、求動點(diǎn)的軌跡

通過對弓箭形狀補(bǔ)成等腰三角形,借助于對稱性構(gòu)造三角形中位線,獲取圓錐曲線中動點(diǎn)與不動點(diǎn)間的關(guān)系。

例2 設(shè)F ,F(xiàn) 分別是雙曲線 - =1的左右兩個焦點(diǎn),Q是雙曲線右支上任意一點(diǎn),從F1引∠F1QF2的平分線的垂線,垂足為P,求點(diǎn)P的軌跡方程。

解 延長F1P與QF2交于點(diǎn)M,因為QF1 -QF2 =2a=4,QF1 =QM。

所以QM-QF2 =4,MF2 =4,從而OP= MF2 =2,即x2+y2=4。

于是點(diǎn)P的軌跡方程是圓的一部分。

三、判斷兩圓的位置關(guān)系

通過構(gòu)造三角形中位線建立圓錐曲線中變量之間的相互關(guān)系。

例3 已知點(diǎn)P(x0,y0)是橢圓 + (a>b>0)上的任意一點(diǎn),F(xiàn)1、F2是焦點(diǎn),求證:以PF 為直徑的圓必和以橢圓長軸為直徑的圓相內(nèi)切。

證明 設(shè)以PF2為直徑的圓的圓心為A,半徑為r。

因為F1、F2為焦點(diǎn),所以由橢圓定義知,|PF1|+|PF2|=2a,|PF2|=2r。

所以|PF1|+2r=2a,即|PF1|=2(a-r)。連接OA,由三角形中位線定理,知

|OA|= |PF1|= ×2(a-r)=a-r。

故以PF2為直徑的圓必和以長軸為直徑的圓相內(nèi)切。

四、求線段的長度

通過構(gòu)造三角形中位線,探求涉及圓錐曲線不變量的度量。

例4 設(shè)橢圓 + =1上一點(diǎn)P到左準(zhǔn)線的距離為10,F(xiàn)1是該橢圓的左焦點(diǎn),

若點(diǎn)M滿足 = ( + ),則| |= 。

解 設(shè)橢圓右焦點(diǎn)為F2,根據(jù)第二定義可解答:

因為 = = ,所以|PF1|=6,所以|PF2|=2a-|PF1|=4。

又 = ( + ),所以M為PF1中點(diǎn),

則| |是△PF2F1的中位線。

所以| |= |PF2|=2。

綜上所述,我們在解答涉及圓錐曲線問題時,要注重平面幾何知識的運(yùn)用,加強(qiáng)數(shù)與形的認(rèn)識,提高綜合解題能力。 (作者單位:江西省南昌市第三中學(xué))endprint

眾所周知,三角形中位線是平面幾何中的一個重要定理,近年高考題往往涉及圓錐曲線和平面幾何的綜合,如果在處理這類圓錐曲線問題中,利用坐標(biāo)原點(diǎn)是兩焦點(diǎn)的中點(diǎn),巧妙構(gòu)造三角形中位線,揭示其幾何特征,通常能取到事半功倍的效果。

一、?搖求圓錐曲線的離心率

通過圓錐曲線的中心是連接兩焦點(diǎn)線段的中點(diǎn),構(gòu)造三角形中位線,建立方程,得到幾何量之間的關(guān)系。

例1 已知橢圓的一個焦點(diǎn)為F,若橢圓上存在點(diǎn)P,滿足以橢圓短軸為直徑的圓與線段PF相切于線段PF的中點(diǎn)A,則該橢圓的離心率為( )

A. B. C. D.

解 不妨設(shè)F是橢圓的左焦點(diǎn),F(xiàn)′為右焦點(diǎn),連接PF′,則OA是三角形PFF′的中位線,|PF′|=2|AO|=2b,

|PF|=2a-|PF′|=2a-2b。

在RtΔFPF′中,因為|PF′|2+|PF|2=|FF′|2,

所以4b2+(2a-2b)2=4c2,a2-2ab+2b2=c2。

b= a,b2= a,a2-c2= a2,解得e= 。

故答案選A。

二、求動點(diǎn)的軌跡

通過對弓箭形狀補(bǔ)成等腰三角形,借助于對稱性構(gòu)造三角形中位線,獲取圓錐曲線中動點(diǎn)與不動點(diǎn)間的關(guān)系。

例2 設(shè)F ,F(xiàn) 分別是雙曲線 - =1的左右兩個焦點(diǎn),Q是雙曲線右支上任意一點(diǎn),從F1引∠F1QF2的平分線的垂線,垂足為P,求點(diǎn)P的軌跡方程。

解 延長F1P與QF2交于點(diǎn)M,因為QF1 -QF2 =2a=4,QF1 =QM。

所以QM-QF2 =4,MF2 =4,從而OP= MF2 =2,即x2+y2=4。

于是點(diǎn)P的軌跡方程是圓的一部分。

三、判斷兩圓的位置關(guān)系

通過構(gòu)造三角形中位線建立圓錐曲線中變量之間的相互關(guān)系。

例3 已知點(diǎn)P(x0,y0)是橢圓 + (a>b>0)上的任意一點(diǎn),F(xiàn)1、F2是焦點(diǎn),求證:以PF 為直徑的圓必和以橢圓長軸為直徑的圓相內(nèi)切。

證明 設(shè)以PF2為直徑的圓的圓心為A,半徑為r。

因為F1、F2為焦點(diǎn),所以由橢圓定義知,|PF1|+|PF2|=2a,|PF2|=2r。

所以|PF1|+2r=2a,即|PF1|=2(a-r)。連接OA,由三角形中位線定理,知

|OA|= |PF1|= ×2(a-r)=a-r。

故以PF2為直徑的圓必和以長軸為直徑的圓相內(nèi)切。

四、求線段的長度

通過構(gòu)造三角形中位線,探求涉及圓錐曲線不變量的度量。

例4 設(shè)橢圓 + =1上一點(diǎn)P到左準(zhǔn)線的距離為10,F(xiàn)1是該橢圓的左焦點(diǎn),

若點(diǎn)M滿足 = ( + ),則| |= 。

解 設(shè)橢圓右焦點(diǎn)為F2,根據(jù)第二定義可解答:

因為 = = ,所以|PF1|=6,所以|PF2|=2a-|PF1|=4。

又 = ( + ),所以M為PF1中點(diǎn),

則| |是△PF2F1的中位線。

所以| |= |PF2|=2。

綜上所述,我們在解答涉及圓錐曲線問題時,要注重平面幾何知識的運(yùn)用,加強(qiáng)數(shù)與形的認(rèn)識,提高綜合解題能力。 (作者單位:江西省南昌市第三中學(xué))endprint

眾所周知,三角形中位線是平面幾何中的一個重要定理,近年高考題往往涉及圓錐曲線和平面幾何的綜合,如果在處理這類圓錐曲線問題中,利用坐標(biāo)原點(diǎn)是兩焦點(diǎn)的中點(diǎn),巧妙構(gòu)造三角形中位線,揭示其幾何特征,通常能取到事半功倍的效果。

一、?搖求圓錐曲線的離心率

通過圓錐曲線的中心是連接兩焦點(diǎn)線段的中點(diǎn),構(gòu)造三角形中位線,建立方程,得到幾何量之間的關(guān)系。

例1 已知橢圓的一個焦點(diǎn)為F,若橢圓上存在點(diǎn)P,滿足以橢圓短軸為直徑的圓與線段PF相切于線段PF的中點(diǎn)A,則該橢圓的離心率為( )

A. B. C. D.

解 不妨設(shè)F是橢圓的左焦點(diǎn),F(xiàn)′為右焦點(diǎn),連接PF′,則OA是三角形PFF′的中位線,|PF′|=2|AO|=2b,

|PF|=2a-|PF′|=2a-2b。

在RtΔFPF′中,因為|PF′|2+|PF|2=|FF′|2,

所以4b2+(2a-2b)2=4c2,a2-2ab+2b2=c2。

b= a,b2= a,a2-c2= a2,解得e= 。

故答案選A。

二、求動點(diǎn)的軌跡

通過對弓箭形狀補(bǔ)成等腰三角形,借助于對稱性構(gòu)造三角形中位線,獲取圓錐曲線中動點(diǎn)與不動點(diǎn)間的關(guān)系。

例2 設(shè)F ,F(xiàn) 分別是雙曲線 - =1的左右兩個焦點(diǎn),Q是雙曲線右支上任意一點(diǎn),從F1引∠F1QF2的平分線的垂線,垂足為P,求點(diǎn)P的軌跡方程。

解 延長F1P與QF2交于點(diǎn)M,因為QF1 -QF2 =2a=4,QF1 =QM。

所以QM-QF2 =4,MF2 =4,從而OP= MF2 =2,即x2+y2=4。

于是點(diǎn)P的軌跡方程是圓的一部分。

三、判斷兩圓的位置關(guān)系

通過構(gòu)造三角形中位線建立圓錐曲線中變量之間的相互關(guān)系。

例3 已知點(diǎn)P(x0,y0)是橢圓 + (a>b>0)上的任意一點(diǎn),F(xiàn)1、F2是焦點(diǎn),求證:以PF 為直徑的圓必和以橢圓長軸為直徑的圓相內(nèi)切。

證明 設(shè)以PF2為直徑的圓的圓心為A,半徑為r。

因為F1、F2為焦點(diǎn),所以由橢圓定義知,|PF1|+|PF2|=2a,|PF2|=2r。

所以|PF1|+2r=2a,即|PF1|=2(a-r)。連接OA,由三角形中位線定理,知

|OA|= |PF1|= ×2(a-r)=a-r。

故以PF2為直徑的圓必和以長軸為直徑的圓相內(nèi)切。

四、求線段的長度

通過構(gòu)造三角形中位線,探求涉及圓錐曲線不變量的度量。

例4 設(shè)橢圓 + =1上一點(diǎn)P到左準(zhǔn)線的距離為10,F(xiàn)1是該橢圓的左焦點(diǎn),

若點(diǎn)M滿足 = ( + ),則| |= 。

解 設(shè)橢圓右焦點(diǎn)為F2,根據(jù)第二定義可解答:

因為 = = ,所以|PF1|=6,所以|PF2|=2a-|PF1|=4。

又 = ( + ),所以M為PF1中點(diǎn),

則| |是△PF2F1的中位線。

所以| |= |PF2|=2。

綜上所述,我們在解答涉及圓錐曲線問題時,要注重平面幾何知識的運(yùn)用,加強(qiáng)數(shù)與形的認(rèn)識,提高綜合解題能力。 (作者單位:江西省南昌市第三中學(xué))endprint

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