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圆锥曲线有关焦点弦问题

 Hi老刘老师 2018-08-11

如果圆锥曲线的一条弦所在的直线经过焦点,则称此弦为焦点弦。圆锥曲线的焦点弦问题涉及到离心率、直线斜率(或倾斜角)、定比分点(向量)、焦半径和焦点弦长等有关知识。焦点弦是圆锥曲线的“动脉神经”,集数学知识、思想方法和解题策略于一体,题型多为小题,偶有大题。

 

定理1  已知点是离心率为的圆锥曲线的焦点,过点的弦的焦点所在的轴的夹角为,且。(1)当焦点内分弦时,有;(2)当焦点外分弦时(此时曲线为双曲线),有

 

证明  设直线是焦点所对应的准线,点在直线上的射影分别为,点在直线上的射影为。由圆锥曲线的统一定义得,,又,所以

 

(1)       当焦点内分弦时。

如图1,所以

 

 

1

 

(2)       当焦点外分弦时(此时曲线为双曲线)。

如图2,所以

 

 

2

 

评注  特别要注意焦点外分焦点弦(此时曲线为双曲线)和内分焦点弦时公式的不同,这一点很容易不加区别而出错。

 

已知双曲线的右焦点为,过且斜率为的直线交两点。若,则的离心率为( 

 

            

 

  这里,所以,又,代入公式得,所以,故选

 

22010年高考全国卷Ⅱ理科第12题)已知椭圆的离心率为。过右焦点且斜率为的直线于相交于两点,若,则   

 

            

 

  这里,设直线的倾斜角为,代入公式得,所以,所以,故选

 

过抛物线的焦点作倾斜角为的直线,与抛物线交于两点(点轴左侧),则有____

 

 

3

 

 如图3,由题意知直线与抛物线的地称轴的夹角,当点轴左侧时,设,又,代入公式得,解得,所以

 

已知是椭圆的一个焦点,是短轴的一个端点,线段的延长线交于点,且,则的离心率为___

 

  设直线与焦点所在的轴的夹角为,则,又,代入公式得,所以

 

已知双曲线的离心率为,过左焦点且斜率为的直线交的两支于两点。若,则___

 

  这里,因直线与左右两支相交,故应选择公式,代入公式得,所以所以,所以

 

定理2  已知点和直线是离心率为的圆锥曲线的焦点和对应准线,焦准距(焦点到对应准线的距离)为。过点的弦与曲线的焦点所在的轴的夹角为,则有

 

证明  设点在准线上的射影分别为,过点作轴的垂线交直线于点,交直线于点。由圆锥曲线的统一定义得,,所以

 

 

4

 

1)当焦点内分弦时。如图4

 

所以较长焦半径,较短焦半径

 

所以

 

2)当焦点外分弦时(此时曲线为双曲线)。

 

 

5

 

如图5

 

所以

 

所以较长焦半径,较短焦半径

 

所以

 

综合(1)(2)知,较长焦半径,较短焦半径。焦点弦的弦长公式为

 

特别地,当曲线为无心曲线即为抛物线时,焦准距就是径之半,较长焦半径,较短焦半径,焦点弦的弦长公式为。当曲线为有心曲线即为椭圆或双曲线时,焦准距为

 

  由上可得,当焦点内分弦时,有 。当焦点外分弦时,有 

 

过抛物线的焦点作倾斜角为的直线,交抛物线于两点,若线段的长为8,则___

 

  由抛物线焦点弦的弦长公式为得,,解得

 

已知椭圆的右焦点为,经过且倾斜角为的直线与椭圆相交于不同两点,已知

 

1)求椭圆的离心率;(2)若,求椭圆方程。

 

  1)这里,由定理1的公式得,解得

 

2)将,代入焦点弦的弦长公式得,,解得,即,所以,又,设,代入,所以,所以,故所求椭圆方程为

 

过双曲线的右焦点作倾斜角为的直线,交双曲线于两点,则的值为___

 

  易知均在右支上,因为,离心率,点准距,因倾斜角为,所以。由焦半径公式得,

 

 

过双曲线的右焦点作倾斜角为的直线,交双曲线于两点,则的值为___

 

  因为,离心率,点准距,因倾斜角为,所以。注意到分别在双曲线的两支上,由焦半径公式得, 

 

10 如图6,已知椭圆的左、右焦点分别为,过的直线交椭圆于两点,过的直线交椭圆于两点,且。求四边形面积的最小值。

 

 

6

 

  由方程可知,,则

 

设直线轴的夹角为,因为,所以直线

 

的夹角为。代入弦长公式得,

 

。故四边形的面积为,

 

所以四边形面积的最小值为

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