谈谈求解椭圆焦半径问题的路径

2023-10-31 05:28余玉娇
语数外学习·高中版下旬 2023年8期
关键词:准线余弦定理关系式

余玉娇

焦半径是指圆锥曲线的焦点与曲线上一点的连线.椭圆的焦半径问题侧重于考查椭圆的定义、方程、几何性质,以及焦半径公式、弦长公式.解答这类问题,往往要用到数形结合思想、方程思想、函数思想.下面以一道题为例,来探讨一下如何求解椭圆的焦半径问题.

例题:已知点[F]是椭圆[x2a2+y2b2=1]的右焦点,过点[F]的直线交椭圆于[A,B]两点,试判断[1AF+1BF]是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.

可根据题意画出如图所示的图形,这样便能快速明确各个点、曲线、直线之间的位置关系,结合图形寻找到一些几何关系,据此建立关系式.主要有以下几种求解思路.

一、利用正余弦定理

在解答椭圆的焦半径问题时,可将焦点看作几何图形中有特殊意义的点,将焦半径看作三角形、梯形、平行四边形的一条边,根据几何图形的性质建立几何关系.然后构造三角形,利用正余弦定理、勾股定理、三角函数的定义建立关于线段、角之间的关系式,从而求得线段、焦半径的长.

以一条焦半径AF为边,构造[ΔAFF],就能将问题转化为解三角形问题.然后根据椭圆的方程和第一定义,求得另一条焦半径[AF]和焦距[FF]的长,即可得到三角形三边的长,根据余弦定理建立关系式,就能顺利求得焦半徑AF、[AF]的表达式.

二、利用椭圆的第二定义

椭圆的第二定义,即为圆锥曲线的统一定义,是指平面内到焦点的距离与准线的距离之比为e的点的轨迹.其中平面内的点到焦点的距离,即为圆锥曲线上的点到焦点的距离,也就是焦半径.在解答椭圆的焦半径问题时,可先根据椭圆的方程求得准线的方程[x=±a2c];然后根据椭圆的第二定义建立关于焦半径、准线的关系式,即可求得焦半径的值或者表达式.一般地,若椭圆的焦点为F1、F2,曲线上一点P(x0,y0),则焦半径为|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0.

先根据椭圆的第二定义建立焦半径、离心率、准线之间的关系式;然后用直线AB的倾斜角表示出A、B的横坐标,即可通过三角恒等变换消去角[θ],得到[1AF+1BF]的值.根据椭圆的第二定义建立等量关系式,可大大减少运算量.

三、利用参数方程

椭圆[x2a2+y2b2=1]的参数方程为:[x=acosθ,y=bsinθ,]其中[θ]为参数;过点M(x0,y0),倾斜角为α的直线l的参数方程为[x=x0+tcosx,y=y0+tsinx,]在求解椭圆的焦半径问题时,可根据椭圆(直线)的参数方程设出椭圆(直线)上的点的坐标,求得焦点的坐标,即可根据两点间的距离公式或参数的几何意义求得焦半径的表达式.最后通过三角恒等变换化简表达式,即可解题.

解答本题,需明确直线的参数方程中参数t的几何意义,并将AB所对应的参数t看作一元二次方程的两个根,根据韦达定理解题.

解答椭圆的焦半径问题,需注意:(1)明确焦半径与椭圆的位置关系;(2)根据椭圆的方程和定义建立关于焦半径的关系式,或用参数a、b、c表示出焦半径;(3)根据椭圆的几何性质,结合图形,建立关于焦半径的几何关系.

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