话说椭圆定义:特点鲜明,各有千秋

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  【中图分类号】G632【文献标识码】A【文章编号】2236-1879(2018)01-0139-01
  通常,我们所接触到的椭圆的定义是它的第一定义,即到两定点距离之和等于定长(大于两点间距离)的所有点的集合。这一定义体现了椭圆的一个非常重要的代数特征——数量关系。很多时候,我们可以利用这一关系列出方程来求解。
  例1 椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0),F1,F2为椭圆的焦点,过F2的直线交椭圆于P,Q两点,PF1⊥PQ,且PF1=PQ,求椭圆离心率。
  分析:已知条件是线段PF1,PQ的兩种关系,这两条线段分别过椭圆焦点F1,F2,因此可从椭圆定义的角度来构建等量关系,其中PF1⊥PQ这个条件可产生两个直角三角形,即直角△PF1F2和直角△PF1Q,从而可以两次利用勾股定理得到等量关系。
  解:如图1,设PF1=t,
  由已知得PQ=PF1=t,
  因为PF1⊥PQ,所以 F1Q=2t,
  由椭圆的定义可知:t+t+2t=4a,
  所以 t=(4-22)a,
  又因为 PF12+PF2=F1F22, 即t2+(2a-t)2=4c2,
  将t(4-22)a代入可得: e=ca=6-3
  小结:当椭圆中谈论的问题与过焦点的两条线段有关时,应先考虑椭圆的定义,找等量关系。
  除此之外,椭圆还有另一种定义方式,即椭圆的第二定义:点M到定点F(c,0)(焦点)的距离与它到定直线l ∶x=a2c(准线)的距离之比是常数e=ca时,这个点的轨迹是椭圆。
  相比于第一定义,第二定义更能体现椭圆几何方面的性质。如果能巧用椭圆的第二定义,发掘其几何性质,计算量爆炸的解析几何可以简单许多。
  例2 设椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦点为F,过F的直线L与椭圆C交于A,B两点,直线L的倾斜角为60°,AF=2FB。
  (1)求椭圆离心率(2)如果AB=154,求椭圆C的标准方程。
  分析:题中的过焦点的直线L的倾斜角为60°,这是几何特征如何转化为代数条件是本题的关键。它可以转化为直线L的斜率为k=3,进而写出直线L的方程,联立直线和椭圆方程,找关系,这条路显然运算量较大。如果考虑椭圆的第二定义,可以构造直角三角形,得到系列几何特征,在考虑代数条件,设而不求,会更加简单。
  解:(1)如图2,由A,B,两点向椭圆准线l引垂线,垂足为分别为C,D。设准线l交x轴于E。作BM垂直AD交AD于点M。易知AD//BC
  因为直线L的倾斜角为60°,即∠BFE=60°.
  因为AD//BC,所以∠BAD=60°.
  设BC=x,因为AF=2FB,
  由椭圆的第二定义可知e=BFBC=AFAD,
  所以BCAD=FBAF=12,因此AD=2x,又因为BC=MD,所以AM=x
  因为∠BAD=60°且BM⊥AD,所以.AB=2AM=2x
  再由椭圆的第二定义及合比性质可知:
  (2)因为AF=2FB,由(1)可知AB=2x=154,
  又因为EF=a2c-c,e=ca=23,所以EF=5c4=52,故c=2,b=5,.
  所以椭圆C的标准方程为 x29 +y25 =1
  小结:对于某些题目而言,题目中的条件比较特殊,如60°之类的,可以较方便用于几何转化,如果利用好椭圆的第二定义,通过适当的图形构造,可以找到许多几何关系,将其应用于解题当中,会极大的减少运算量,提高解题速度,让我们跟“计算量”说再见。
  椭圆的两种定义,各有千秋,它的第一定义侧重于代数条件,第二定义侧重于几何关系,我们平时要注意观察已知条件的形式,积累经验,灵活应用。用好它们,可以极大的帮助我们减少解析几何问题中的运算量。
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