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每日一题 第1371期:利用圆锥曲线中的相关结论求解椭圆离心率(2023·05·23)


第1371期


先导知识:选修1-1 选修2-1(旧) 选择性必修1(新)

涉及方法:

①椭圆离心率的定义

②圆锥曲线的光学性质

③已知切点的椭圆切线方程

中心对称圆锥曲线的性质

难度系数:★☆


今天的这个问题是一个同学留言问到的题目,该题目是一个椭圆离心率求解的问题,这个问题当中给出的点、直线实际上都可以利用椭圆中的a、b、c表示,之后再利用它们的关系构造方程求解离心率即可,逻辑虽然如此,但是运算量很大。对于这个问题我实际上也找不到避开这些运算量的方法,只能通过一些经典二级结论来简化一部分运算。首先,题目给出了一个顶角为90度的焦点三角形,同时还给出了其角平分线。由于题目中的一个关键条件围绕着这个角平分线,所以它的方程至关重要。我们可以结合圆锥曲线光学性质,发现角平分线与A点处的切线相互垂直,那么我们利用切线方程的公式计算出角平分线的斜率,进而表示出角平分线AB。接下来,我们要围绕着它去列方程,可能比较直接的想法有计算和椭圆焦点以及和y轴交点来表示三等分点或三等分点在椭圆上,这样构造方程运算量很大。这里其实可以考虑找AD线段另一个三等分点M,即弦中点,因为弦中点与原点连线斜率与弦斜率之积为定值,这样的话就可以得到点A的坐标与a、b、c的一个关系了。接下来考虑消去A的坐标。这里A点即在椭圆上又在以O为圆心c为半径的圆上,由于方程中是坐标的平方比,所以利用点A所在的两个曲线方程计算坐标平方比带入就可以得到只有a、b、c的方程。剩下的工作就是把它进行化简了,由于这个方程c只出现了一次,为了简便可以用a、b表示c,从而计算a和b的比例进而计算e。这里强调,题目中e给出了限定,其实在计算过程中出现过很多次分母,正因为这个限定才让分母不为0,使得整个运算有意义。这里我其实还尝试了其他方法,比如以两个焦半径作为坐标轴建系,也是可以计算出相应结果的,不过运算量也不是很小,而且很多同学不适应这种坐标系旋转的方法,所以视频采用了上述相对常规的逻辑,不过通过很多结论的加成简化了运算,如果大家有其他更好的方法希望大家留言给我,共同学习!

做法详解:

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