一类问题,一个公式,一些高考题
一、 一类问题
在学习“圆锥曲线与方程”时,我们会碰到这样一类问题: 在“e,α,λ” (其中e为圆锥曲线的离心率,α为焦点弦AB所在直线的倾斜角,λ为焦点F分焦点弦AB所成的比,即=λ,且λ>0)三个量中“知二求一”.
二、 一个公式
下面让我们一起来探究这三个量之间的联系,不妨先设圆锥曲线的焦点在x轴上.
当倾斜角α为锐角时(如右下图),由圆锥曲线的第二定义,知点A到圆锥曲线相应准线的距离|AM|=,同理|BN|=,从而|AD|=|AM|-|BN|=.设=λ,则在Rt△ABD中,有cosα=====.
当倾斜角α为直角时,cosα=0,λ=1,上式也成立.
当倾斜角α为零时,cosα=1,圆锥曲线只能是椭圆,|AF|=a+c,|BF|=a-c,e=,λ===,变形得=1,上式也成立.
当倾斜角α为钝角时,有cos(π-α)====,上式还成立.
综上所述,无论倾斜角α为何值,都有联系这三个量“e,α,λ”之间的一个公式:cosα=.
事实上,在运用这个公式解题时,点A在上方,还是点B在上方,条件给出的是λ,还是,很容易混淆,因为e>0,故该公式可优化为e= α≠.
若圆锥曲线的焦点在y轴上,则结合图形,有公式e==(α≠0).
三、 一些高考题
例1 (2008年江西理科卷15)过抛物线x2=2py(p>0)的焦点F作倾斜角为30°的直线,与抛物线分别交于A,B两点(点A在y轴左侧),则=______.
解 依题意,e=1,α=30°,焦点在y轴上,代入公式e= ,易得λ= 或3,又点A在y轴左侧,结合图形|AF|<|FB|,故=.
例2 (2010年辽宁理科卷20(1))设椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点为F,过点F的直线l与椭圆C相交于A,B两点,直线l的倾斜角为60°,=2,求椭圆C的离心率.
解 依题意,有cosα=,λ=2,代入公式e=,易得椭圆C的离心率e=.
评注 这个公式不但要会直接运用,而且要掌握其推导过程,当运用其解答题时,需根据题意,适当穿插这个公式的推导过程,这里从略.
1. (2010年全国Ⅰ理科卷16)已知F是椭圆C的一个焦点,B是短轴的一个端点,线段BF的延长线交C于点D,且=2,则椭圆C的离心率为_______.
2. (2009年全国Ⅱ理科卷11)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F,过F且斜率为的直线交C于A,B两点,若=4,则双曲线C的离心率为()
A. B. C. D.
3. (2008年全国Ⅱ理科卷15)已知F是抛物线C: y2=4x的焦点,过F且斜率为1的直线交C于A,B两点.设|FA|>|FB|,则|FA|与|FB|的比值等于_______.
4. (2010年辽宁文科卷20)设F1,F2分别为椭圆C:+=1(a>b>0)的左右焦点,过F2的直线l与椭圆C相交于A,B两点,直线l的倾斜角为60°,F1到直线l的距离为2.
(1) 求椭圆C的焦距;
(2) 如果=2,求椭圆C的方程.
1. . 2. A. 3. 3+2. 4. (1)4;(2) +=1.