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高中數學橢圓的弦長公式

教育 更新时间:2025-02-13 19:01:45

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)1

命題:若橢圓的焦點為

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)2

,離心率為

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)3

為橢圓上任意一點,則有

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)4

證明:如圖1,橢圓的準線方程為

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)5

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)6

。由橢圓的第二定義得

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)7

,化簡即得說明:若橢圓的焦點在

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)8

軸上,則有

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)9

。我們把橢圓上的點到兩焦點的距離

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)10

稱為焦半徑,而

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)11

(或

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)12

)、

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)13

(或

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)14

)稱為焦半徑公式。

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)15

巧用焦半徑公式能妙解許多問題,下面舉例說明。

一、用于求離心率例1如圖

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)16

為橢圓的兩個焦點,以線段為直徑的圓交橢圓于

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)17

四點,順次連結這四點和兩個焦點,恰好圍成一個正六邊形,則離心率

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)18

分析:如圖,連

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)19

,則

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)20

,由焦半徑公式得

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)21

,即

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)22

。所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)23

,所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)24

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)25

二、用于求橢圓離心率

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)26

的取值範圍例2已知為橢圓的焦點,若橢圓上恒存在點,使,求離心率的取值範圍。分析:設的坐标為

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)27

,則

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)28

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)29

由得

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)30

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)31

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)32

,即

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)33

,又

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)34

。所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)35

三、用于求焦半徑的取值範圍例3若是橢圓

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)36

上的點,為橢圓的焦點,求

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)37

的取值範圍。分析:不妨設為橢圓的左焦點,而

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)38

,則

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)39

。故

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)40

。所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)41

四、用于求兩焦半徑之積

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)42

的最值例4若為橢圓

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)43

的左、右焦點,為橢圓上任意一點,求的最值。分析:易知

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)44

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)45

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高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)47

,所以的最小值為

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,最大值為

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)49

五、用于求三角形的面積例5 若是橢圓

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)50

上一點,為橢圓的左、右焦點,且

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)51

,求

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)52

的面積S。分析:易知

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)53

。由餘弦定理得

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)54

。解得

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)55

。所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)56

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)57

六、用于求點的坐标例6 若為橢圓

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)58

上的點,為橢圓的焦點,且,則的橫坐标為_________。分析:

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高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)60

及得

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)61

,解得

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)62

,所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)63

七、用于證明定值問題例7已知

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為橢圓上兩點,

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為橢圓的頂點,F為焦點,若

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)66

成等差數列,求證:

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)67

為定值。分析:不妨設

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)68

,由成等差數列得

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,即

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)70

。化簡得

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)71

所以為定值。

八、用于求角的大小例8 如圖3,設橢圓

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)72

與雙曲線

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)73

有公共焦點,為其交點,求

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高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)75

分析:設的坐标為

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,橢圓與雙曲線的離心率分别為

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,則

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)78

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,消去

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高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)82

。所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)83

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)84

所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)85

九、用于求線段的比。例9過橢圓

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的左焦點作與長軸不垂直的弦

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)87

的垂直平分線交

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軸于

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,則

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)90

分析:如圖4,設

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的坐标分别為

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)92

,AB的中點為

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,則

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)94

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)95

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兩式相減并化簡得

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)97

所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)98

所以AB的垂直平行線方程為

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)99

。令

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)100

,則

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)101

,故N的坐标為

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)102

所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)103

,所以

高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)104

--END--

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高中數學橢圓的弦長公式(橢圓焦半徑公式的證明及運用)106

,

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