椭圆的第一、二定义及几何性质,a、b、c、e四个量的关系,是非常基础,但极其重要的内容,应熟悉各量的含义,做到心中有图,注意数形结合及以前所学的相关知识的综合运用.
圆锥曲线是历年高考的重点、热点内容之一.一般有基本的选择题与填空题2~3道,还必有一道解答题,此题有时为中等难度,但多数情况是难度较大的“拉距离”题、压轴题,对思维能力,思维方法和运算能力要求较高,只有平时从严训练,才能在考试中取得满意的成绩.
例1、(北京)如图,已知某椭圆的焦点是F1(-4,0)、F2(4,0),过点F2并垂直于x轴的直线与椭圆的一个交点为B,且|F1B|+|F2B|=10.椭圆上不同的两点A(x1,y1)、C(x2,y2)满足条件:|F2A|、|F2B|、|F2C|成等差数列.
(1)求该椭圆的方程;
(2)求弦AC中点的横坐标;
(3)设弦AC的垂直平分线的方程为y=kx+m,求m的取值范围.
解析:
(1)由椭圆定义及条件知2a=|F1B|+|F2B|=10,
得a=5,又c=4,
所以.
故椭圆方程为.
(2)由点B(4,yB)在椭圆上,得.
解法一:
因为椭圆右准线方程为,离心率为.
根据椭圆定义,有
由|F2A|、|F2B|、|F2C|成等差数列,得
.
由此得出x1+x2=8.
设弦AC的中点为P(x0,y0),则.
解法二:
由|F2A|、|F2B|、|F2C|成等差数列,得
①
由A(x1,y1)在椭圆上,
得.
将②、③代入①式,得.
所以x1+x2=8.
设弦AC的中点为P(x0,y0),则.
(3)解法一:
由A(x1,y1)、C(x2,y2)在椭圆上,
得
由④-⑤得:
由上式得 (当k=0时也成立).
由点P(4,y0)在弦AC的垂直平分线上,得y0=4k+m.
所以.
由P(4,y0)在线段BB′(B′与B关于x轴对称,如图)的内部,得:
解法二:
因为弦AC的中点为P(4,y0),所以直线AC的方程为:
⑥
将⑥代入椭圆方程,得
以下步骤同解法一.
评注:
本题考查直线、椭圆、等差数列等基本知识,考查综合运用知识的能力、逻辑推理能力、运算能力、综合性较强.
例2、(全国)已知常数a>0,在矩形ABCD中,AB=4,BC=4a,O为AB的中点,点E、F、G分别在BC、CD、DA上移动,且,P为GE与OF的交点(如图所示).问是否存在两个定点,使P到这两点的距离的和为定值?若存在,求出这两点的坐标及此定值;若不存在,请说明理由.
解析:
根据题设条件首先求出点P坐标满足的方程,据此可判断是否存在两点,使得点P到两定点距离的和为定值.
按题意,有A(-2,0),B(2,0),C(2,4a),D(-2,4a).
设=k(0≤k≤1).
由此有E(2,4ak),F(2-4k,4a),G(-2,4a-4ak).
直线OF的方程为:2ax+(2k-1)y=0. ①
直线CE的方程为:-a(2k-1)x+y-2a=0 ②
从①、②消去参数k,得点P(x,y)坐标满足方程2a2x2+y2-2ay=0.
整理得.
当时,点P的轨迹为圆弧,所以不存在符合题意的两点.
当时,点P的轨迹为椭圆的一部分,点P到该椭圆焦点的距离的和为定长.
当时,点P到椭圆两个焦点的距离之和为定值.
当时,点P到椭圆两个焦点的距离之和为定值2a.
评注:
本小题主要考查根据已知条件求轨迹的方法,椭圆的方程和性质,利用方程判定曲线的性质,曲线与方程关系等解析几何的基本思想和综合解题能力.在解题过程中蕴涵着方程思想、分类讨论思想和构造法.