姜利麗
圓錐曲線第一定義,是個重要概念,對它的準確理解與正確運用,是學好圓錐曲線的關(guān)鍵.本文以橢圓和雙曲線說下其應用.
一、焦半徑
【例1】 設(shè)F1,F(xiàn)2是雙曲線x216-y220=1的左、右焦點,點P在雙曲線上,若點P到焦點F1的距離等于9,求點P到焦點F2的距離.
分析:已知雙曲線上的點到一個焦點的距離,求該點到另一個焦點的距離是雙曲線第一定義的直接利用形式.
解析:由||PF1|-|PF2||=8及|PF1|=9,得|PF2|=1或17.
由2a=8,c2=36c=6知右支的頂點到F1的距離為10,而已知|PF1|=9,說明點P在左支上,此時,
|PF2|≥10,所以,點P到焦點F2的距離為17.
點評:此類問題可以是一解,也可以是兩解.如,當|PF1|≥10時,有兩解;當2≤|PF1|<10時,有一解,因此,對運算結(jié)果必須做合理性分析.
二、焦點三角形
【例2】 如圖,雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)
其焦點為F1,F(xiàn)2,過F1作直線交雙曲線的左支于A,B兩點,且|AB|=n,則△ABF2的周長為 .
分析:本題中AF1,AF2,BF1,AF2都是焦半徑,而△ABF2的周長恰好是這四條焦半徑之和,應用第一定義便可求解.
解析:由
|AF2|-|AF1|=2a
|BF2|-|BF1|=2a
|AF2|+|BF2|-(|AF1|+|BF1|)=4a;
由|AF1|+|BF1|=|AB|=n,∴|AF2|+|BF2|=4a+n;
故△ABF2的周長為|AF2|+|BF2|+|AB|=4a+2n.
反思:本題結(jié)合定義,求出|AF2|+|BF2|,再求周長,簡便易行;假如本題未給圖形及條件“過F1作直線交雙曲線的左支于A,B兩點”中“左支”兩字,情況又會怎樣呢?
點評:本題考查的是雙曲線的定義及常規(guī)的運算能力;運算過程既要注重方程思想又要注重分類討論思想,體現(xiàn)了重思維、輕運算這一大綱要求.
【例3】 設(shè)F1,F(xiàn)2是雙曲線x24-y245=1左右兩個焦點,P是雙曲線左支上的點,已知|PF1|、|PF2|、|F1F2|成等差數(shù)列,且公差大于0,則∠F1PF2= ,點P的橫坐標為 .
提示:由|PF1|+|F1F2|=2|PF2|,|PF2|-|PF1|=4,得|PF1|=6,|PF2|=10,又2c=14,由余弦定理可得cos∠F1PF2=-12,∴∠F1PF2=120°.由|PF1|=-(ex-a)=6,即-(72x+2)=6,得x=-167.
三、類比與聯(lián)想
【例4】 解方程x2+4x+7+x2-4x+7=6.
分析:對第一個式子配方,得(x+2)2+3.聯(lián)想兩點間的距離公式,可設(shè)y2=3,此時變?yōu)椋▁+2)2+y2,問題即可解決.
解析:原方程可變?yōu)椋▁+2)2+3+(x-2)2+3=6,令y2=3,
則方程以變?yōu)椋▁+2)2+y2+(x-2)2+y2=6,顯然,點(x,y)在以(-2,0),(2,0)為焦點,實軸長為6的雙曲線上,易得其方程為x29+y25=1.
由x29+y25=1y2=3,得x=±3105.
點評:本題假設(shè)y2=3,使問題很巧妙地轉(zhuǎn)化為幾何問題,再結(jié)合橢圓的第一定義使問題獲解,這種方法體現(xiàn)了類比、聯(lián)想思想.
四、最值問題
【例5】 如圖,M是以A、B為焦點的雙曲線x2-y2=2右支上任一點,若點M到點C(3,1)與點B的距離之和為S,則S的取值范圍是( ).
A.[26+2,+∞)
B.[26-22,+∞)
C.[26-22,26+22)
D.[26-2,+∞)
解法如下:
連結(jié)MA,由雙曲線的第一定義可得:|MB|+|MC|=|MA|-2a+|MC|
=|MA|+|MC|-22≥|AC|-22=26-22,
當且僅當A、M、C三點共線時取得最小值.
如果此題就到此為止,未免太可惜了,可以引導學生作如下的探究:
(1)如果M點在左支上,則點M到點C(3,1)與點B的距離之和為S,則S的取值范圍是多少?
(2)如果M是以A、B為焦點的橢圓x24+y23=1上任一點,若點M到點C 12,1 與點B的距離之差為S,則S的最大值是多少?
(3)如果M是以A、B為焦點的橢圓x24+y23=1上任一點,若點M到點C 12,1 與點B的距離之和為S,則S的取值范圍是多少?
|MB|+|MC|=2a-|MA|+|MC|=2a-(|MA|-|MC|)
分析:連結(jié)MA,由橢圓的第一定義可得:
|MB|+|MC|=2a-|MA|+|MC|=2a-(|MA|-|MC|),當且僅當A、M、C三點共線時取得最大、最小值,如上圖所示.對于拋物線,也有類似的結(jié)論,由于較簡單,在此就不一一列舉了.
【例6】 雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的兩個焦點為F1、F2,若P為其上一點,且|PF1|=2|PF2|,則雙曲線離心率的取值范圍為( ).
A.(1,3) B.(1,3]
C.(3,+∞)D.[3,+∞)
分析:若能利用雙曲線的第一定義,則迅速獲解.解法如下:不妨設(shè)|PF2|=m,則|PF1|=2m,
故a=m,由|PF1|+|PF2|≥|F1F2|可得3m≥2ce=ca≤3,∴1 圓錐曲線的第一定義這一重要概念應用廣泛,應引起足夠的重視.特別是求解有關(guān)圓錐曲線的最值問題時,若能根據(jù)題目的實際條件,考慮用圓錐曲線的定義來求解,就能起到出奇制勝的效果.總而言之,在教學過程中,不應輕易錯過某一細節(jié).如果能夠?qū)σ恍┘毠?jié)問題進行探究反思,就可以提高教學質(zhì)量,從而提高學生的數(shù)學成績. (責任編輯 黃桂堅)