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圓錐曲線橢圓題目及其解析

生活 更新时间:2025-01-08 11:18:36

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)1

在全國高中數學聯賽一試中,考查的基本内容都屬于高中課本範圍内的範疇,其難度逐步增大。一般會涉及到解析幾何的内容,其圓錐曲線的部分性質是沒有在書本中提及到的,需要自己的知識積累和拓展。今天小編就給大家說說橢圓的光學性質,并聯合試題一并分享給大家!

橢圓光學性質說的是什麼呢?就是:從橢圓的一個焦點出發的光線,通過橢圓反射之後會返回到另外的一個焦點。如圖:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)2

我們進一步來讨論它, 其中PM為法線,LPM,由入射角等于反射角可知,∠F1PM=∠F2PM,可知L為橢圓的切線!這兒就出現了,垂直,切線,角度相等,這就說明這個性質可以擴展出很多類型的題目,比如:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)3

題目來源于我發過的橢圓一題78問,一題搞定所有橢圓類型試題!中的第一題。

下面我給出具體的證明方法:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)4

設橢圓的方程為:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)5

其中F1(-c,0)為橢圓的左焦點,F2(c,0)為橢圓的右焦點,Pm,n)為橢圓上光線的反射點。由橢圓的切線公式可得L的方程和斜率K為:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)6

PF1直線的斜率為:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)7

PF2直線的斜率為:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)8

由圖可知:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)9

同理我們可以知道:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)10

所以有:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)11

有L⊥PM可知,∠F1PM=∠F2PM,反過來是一樣的,隻不過為了便于說明才這樣來反正證明。

我們來看看上面那個題,題中有一個條件是:

圓錐曲線橢圓題目及其解析(圓錐曲線之橢圓光學性質)12

這就說明了,QP為橢圓的切線。馬上就可以得出QP的方程(用P點的坐标表示的方程),這就是這個題的突破口,如果你不知道這個性質,直接采用坐标帶入計算或者是參數方程,這樣解起來是相當麻煩的。下一節給大家分享雙曲線的光學性質,歡迎大家留言探讨。

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