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椭圆中的垂径定理

 左勤高考数学 2020-07-08

有童鞋在朋友圈留言,希望我写写圆锥曲线综合题的解法.

的确,这个部分有写头.

前天写了椭圆的直径,我们发现椭圆和圆有不少相似之处;今天继续谈它们的另一个相似点----垂径定理.

一、什么是椭圆中的垂径定理?

为把问题讲清楚,先说说“点差法”.

高中阶段,处理直线和圆锥曲线的方法主要有两个:

1是联立方程法;2是点差法.

点差法顾名思义就是,取点代入,然后作差.


如上图所示.


下面我们来实施点差法.


观察(4)式的特点.


由此我们得到下面的结论.


我们和圆作类比.

如果MN为圆中非直径的弦,P为MN的中点,有什么结论呢?


我们能自然联想到圆中的垂径定理及其推论.


大家比较上面椭圆中的结论和圆中的结论,是不是很像?

椭圆的直径中,我们讲过这样的观点:圆可以看做椭圆的一个特例,即当短半轴b无限趋近于长半轴a时,椭圆近似可看做圆.


所以,我们形象地把这个小结论称为椭圆中的垂径定理.

请大家注意,如果椭圆的焦点在y轴上,从推导过程可以看出,小结论有点变化.


也就是说,当焦点位置变化时,结论中的a,b要互换位置.

二、什么情况下用这个小结论?

从结论的描述中,我们能够看到:如果遇到弦的中点,需要解决斜率相关问题,考虑使用椭圆中的垂径定理.

看一个栗子.


分析:这道题每一问都设计到弦的中点,简直为我们的小结论设计的.

各位看官,请自觉解题5分钟.


首先分析焦点位置,以便于判断采用哪一个结论.


下面利用小结论解题.


注意,这里有一个检验过程,确保直线与椭圆是相交的.不然的话,结论是海市蜃楼.


注意讨论B点是否和原点重合,注意标注轨迹方程的范围.


同样,注意讨论平行于坐标轴的情况,注意本问中轨迹方程也有范围限制,需强调在椭圆内的部分.当然,你能够精确计算出坐标的范围最好.

亲爱的读者,在圆锥曲线中,双曲线和椭圆最为类似,你能写出在双曲线中类似的结论吗?

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