命题:
给定一个椭圆的焦点为
,离心率为
,对于椭圆上的任意一点,则有
证明:
请参见图1。椭圆的准线方程可表示为
。根据椭圆的定义,经过化简可得
说明:
若椭圆的焦点位于
轴上,则公式变为
。在椭圆上,一点到两个焦点的距离称为焦半径,而
(或
)、
(或
)即为焦半径公式。
巧妙运用焦半径公式,可以解决许多问题。以下是几个示例。
一、求离心率
例1
如图所示,椭圆的两个焦点用线段作为直径的圆与椭圆交于
四点,依次连接这些点与两个焦点,形成一个正六边形。求离心率。
分析:
如图所示,连接
,得到
。运用焦半径公式,我们可以得到
,由此可以求得
,最终得到离心率
二、椭圆离心率的取值范围
例2
假设焦点为椭圆的两个焦点,且椭圆上始终存在一个点,使得公式成立。求离心率的取值范围。
分析:
设该点的坐标为
,由公式得
。离心率的范围是
三、焦半径的取值范围
例3
是椭圆上的一点,求焦半径
的取值范围。
分析:
假设左焦点为
,则
。最终得出焦半径的取值范围为
四、两焦半径之积的最值
例4
为椭圆的两个焦点,求椭圆上任意一点的焦半径之积的最值。
分析:
从公式
可以推得
,因此焦半径之积的最小值为
,最大值为
五、三角形的面积
例5
如果
是椭圆上的一点,而
是椭圆的两个焦点,且
,求三角形的面积S。
分析:
我们可以直接得到
。通过余弦定理计算面积,得出
六、点的坐标
例6
是椭圆上的点,且
,求该点的横坐标。
分析:
由公式
,最终解得
,因此横坐标为
七、定值问题的证明
例7
已知
是椭圆上的两点,
是椭圆的顶点,焦点为F。如果
成等差数列,证明
是定值。
分析:
,由于成等差数列,我们可以得到
。化简后得到
,因此
是定值。
八、角的大小
例8
如图3,椭圆
与双曲线
有共同的焦点,求交点的角
分析:
设交点的坐标为
,椭圆与双曲线的离心率分别为
,则
。消去
,从而可以求得角的大小。
九、线段比的求解
例9
过椭圆
的左焦点作一条与长轴不垂直的弦,其垂直平分线与
轴交于
,求线段的比。
分析:
如图4所示,设
的坐标为
,AB的中点为
。通过计算,得出
。由两式相减并化简可得
。最终得线段的比为
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