高中数学——圆锥曲线中与焦半径相关的张角问题

2018年01月23日 浏览:

一、曲线定义法

我们可以利用椭圆的定义()或双曲线的定义求得所需结果。

例1、椭圆上一点P与两个焦点的张角∠,求证:△F1PF2的面积为

图1

证明:

①式平方与②式作差得:

所以


二、特征图象法

利用椭圆或双曲线中a、b、c构成的特征三角形解决问题。

1、如图2,椭圆中,特征△OF2B2,其三边长分别为a、b、c,(e(0,1))。

图2

2、如图3,双曲线中,特征,其三边长分别为a、b、c,(e)。利用这种方法我们可以解决下面这类问题。

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图3

例2、已知双曲线的离心率是2,求它的两条渐近线的夹角。

解:

所以

所以夹角为

三、正弦定理法

如果中出现两个角,可以考虑应用正弦定理。

例3、已知椭圆上一点P及两焦点,若,试求椭圆的离心率。

图4

解:由正弦定理有

所以




四、余弦定理法

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如果在中仅知一个角,我们经常要联想到余弦定理解决问题。

例4、已知双曲线的中心在坐标原点,焦点在x轴上,分别为左、右焦点,双曲线的右支上有一点P,∠,且△的面积为,双曲线的离心率为2,求该双曲线的方程。

图5

解:设双曲线的方程为。在△PF1F2中,由余弦定理,得

又因为

所以

所以

所以

又因为

所以

所以所求双曲线方程为

五、到角公式法

有时角不是特殊角,用余弦定理比较复杂,可以考虑利用直线的角的公式来解。

例5、若椭圆上有一点Q,到长轴两端点A、B所成的张角∠AQB=120°,试求离心率e的取值范围。

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图6

解:因为椭圆是关于x轴对称的图形,所以不妨设点Q在x轴上方,

所以

所以

因为

所以

六、曲线交轨法

通过几何图形,找出适合题意的途径解决问题。

例6、椭圆的焦点为,点P为其上一个动点,当∠F1PF2为钝角时,求点P的横坐标的取值范围。

解:以为直径的圆上的点为Q时,,于是P在以为直径的圆的内部,同时P在椭圆上。易知以为直径的圆的方程为

解得

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所以点P横坐标取值范围是

七、平面向量法

利用以下结论,在

图7

1.∠F1PF2为锐角;

2.∠F1PF2为直角;

3.∠F1PF2为钝角

有关角的问题可以用向量形式表示,再来求解。

例7、已知曲线C的方程为,A(-1,0),B(1,0),过点B的直线l与曲线C交于M,N两点,若∠MAN为钝角,求直线l的倾斜角为的取值范围。

解:(1)若l⊥x轴,则l的方程为

(不合题意)。

(2)若l与x轴重合,则∠MAN=π(不合题意)。

(3)若l与x轴、y轴不垂直,设,代入曲线C的方程得

所以


因为∠MAN为钝角,所以

所以

所以

所以倾斜角的范围是: