离心率为
的椭圆被称做“黄金椭圆”,它有不少有趣的性质,本文约定椭圆方程为
(a>b>0)。
1. 若椭圆是黄金椭圆,则a,b,c成等比数列。
证明:因为椭圆为黄金椭圆,
所以即
,
,故a,b,c成等比数列。
上述命题的逆命题也真。
事实上,由b2=ac及b2=a2-c2,得
a2-c2=ac,e2+e-1=0,
因为0<e<1,所以,故此椭圆为黄金椭圆。
2. 若椭圆为黄金椭圆,设A(a,0),B(0,b),F(-c,0),则△ABF为直角三角形。
证明:在△ABF中,,
,
所以,
又 椭圆为黄金椭圆。
由性质1有 b2=ac,
所以
,
即 △ABF为直角三角形。
上述命题的逆命题也为真命题。
事实上,由△ABF为直角三角形,得
,
即(a2+b2)+(b2+c2)=(a+c)2,
所以,b2=ac。
故此椭圆为黄金椭圆。
3. 若椭圆是黄金椭圆,P、Q为椭圆上任意两点,M为线段PQ的中点,若PQ与OM的斜率存在,则
。
证明:设M(x0,y0),P(x0+m,y0+n),
则Q(x0-m,y0-n),
于是kOM=。
因为点P、Q在椭圆上,
所以,①
,②
①-②,得,
所以,
又 椭圆为黄金椭圆,
所以b2=ac,
。
上述命题的逆命题也成立。
事实上,由上得知
,
所以 b2=ac,
故此椭圆为黄金椭圆。
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4. 若椭圆是黄金椭圆,P为椭圆上任意一点,P在x轴上的射影为M,椭圆在P点的法线交x轴于N,则
。
证明:设P(x0,y0)。
将b2x2+a2y2=a2b2两边对x求导,得
2b2x+2a2y·y'=0,
所以。
即椭圆在点P的法线的斜率,
故点P的法线方程为
y-y0=。
令y=0,得,
又,
所以。
又 椭圆为黄金椭圆,
所以。
上述命题的逆命题也成立。
事实上,由上可知,
所以。
故此椭圆为黄金椭圆。
5. 若椭圆是黄金椭圆,设A1(-a,0),A2(a,0),B1(0,-b),B2(0,b),则菱形A1B1A2B2的内切圆过焦点。
证明:设A2B2:,即
bx+ay=ab。
又点(0,0)到直线bx+ay=ab的距离,
所以
,
故焦点在内切圆上。
上述命题的逆命题也成立。
事实上,由上知,将b2=a2-c2代入,化简得a4-3a2c2+c4=0,
所以e4-3e2+1=0。
因为0<e<1,所以故此椭圆为黄金椭圆。