姜利麗
圓錐曲線第一定義,是個(gè)重要概念,對它的準(zhǔn)確理解與正確運(yùn)用,是學(xué)好圓錐曲線的關(guān)鍵.本文以橢圓和雙曲線說下其應(yīng)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(diǎn),點(diǎn)P在雙曲線上,若點(diǎn)P到焦點(diǎn)F1的距離等于9,求點(diǎn)P到焦點(diǎn)F2的距離.
分析:已知雙曲線上的點(diǎn)到一個(gè)焦點(diǎn)的距離,求該點(diǎn)到另一個(gè)焦點(diǎn)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(diǎn)到F1的距離為10,而已知|PF1|=9,說明點(diǎn)P在左支上,此時(shí),
|PF2|≥10,所以,點(diǎn)P到焦點(diǎn)F2的距離為17.
點(diǎn)評(píng):此類問題可以是一解,也可以是兩解.如,當(dāng)|PF1|≥10時(shí),有兩解;當(dāng)2≤|PF1|<10時(shí),有一解,因此,對運(yùn)算結(jié)果必須做合理性分析.
二、焦點(diǎn)三角形
【例2】 如圖,雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)
其焦點(diǎn)為F1,F(xiàn)2,過F1作直線交雙曲線的左支于A,B兩點(diǎn),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(yīng)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(diǎn)”中“左支”兩字,情況又會(huì)怎樣呢?
點(diǎn)評(píng):本題考查的是雙曲線的定義及常規(guī)的運(yùn)算能力;運(yùn)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(yùn)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(gè)焦點(diǎn),P是雙曲線左支上的點(diǎn),已知|PF1|、|PF2|、|F1F2|成等差數(shù)列,且公差大于0,則∠F1PF2= ,點(diǎn)P的橫坐標(biāo)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(gè)式子配方,得(x+2)2+3.聯(lián)想兩點(diǎn)間的距離公式,可設(shè)y2=3,此時(shí)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(diǎn)(x,y)在以(-2,0),(2,0)為焦點(diǎn),實(shí)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(diǎn)評(píng):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(diǎn)的雙曲線x2-y2=2右支上任一點(diǎn),若點(diǎn)M到點(diǎn)C(3,1)與點(diǎn)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(dāng)且僅當(dāng)A、M、C三點(diǎn)共線時(shí)取得最小值.
如果此題就到此為止,未免太可惜了,可以引導(dǎo)學(xué)生作如下的探究:
(1)如果M點(diǎn)在左支上,則點(diǎn)M到點(diǎn)C(3,1)與點(diǎn)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(diǎn)的橢圓x24+y23=1上任一點(diǎn),若點(diǎn)M到點(diǎn)C 12,1 與點(diǎn)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(diǎn)的橢圓x24+y23=1上任一點(diǎn),若點(diǎn)M到點(diǎn)C 12,1 與點(diǎn)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(dāng)且僅當(dāng)A、M、C三點(diǎn)共線時(shí)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(gè)焦點(diǎn)為F1、F2,若P為其上一點(diǎn),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(yīng)用廣泛,應(yīng)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(shí),若能根據(jù)題目的實(shí)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(xué)過程中,不應(yīng)輕易錯(cuò)過某一細(xì)節(jié).如果能夠?qū)σ恍┘?xì)節(jié)問題進(jìn)行探究反思,就可以提高教學(xué)質(zhì)量,從而提高學(xué)生的數(shù)學(xué)成績. (責(zé)任編輯 黃桂堅(jiān))