本题导读
本题考查椭圆的标准方程与几何性质。核心在于临界位置分析法、极坐标法 / 焦半径公式代数化的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2004年全国卷III(理)) 设椭圆 的两个焦点是 与 ,,且椭圆上存在一点 ,使得直线 与 垂直.
(1) 求实数 的取值范围;
(2) 设 是相应于焦点 的准线,直线 与 相交于点 ,若 ,求直线 的方程.
🔍【思路分析】
破题导航
- 把「垂直」翻译成距离条件: 等价于 到中心 的距离等于 ,即 落在以 为直径的圆上。椭圆上的点到中心的距离介于 与 之间,于是 。
- 用第二定义搭桥:,而 在准线上,可以借相似三角形把 化成只含 、 的式子。
- 联立两个条件:设 ,由直角三角形的边角关系得 ,与上面解出的 联立即可定出 、,再由 得斜率。
✅【答案】
Success
(1)
(2) 或
✍【详细解析】
Abstract
由椭圆方程得 ,,,焦点在 轴上。
(1)求 的取值范围
设 在椭圆上且 ,则 ,于是 落在以 为直径的圆上,该圆圆心为 、半径为 ,故 反之,若椭圆上存在一点 满足 ,则以 为直径的圆过 ,得 。所以问题等价于椭圆与圆 有公共点。
椭圆上点到中心 的距离的取值范围是 ,因此需 右半部分对一切 恒成立,左半部分给出 。
所以 的取值范围是 。
(2)求直线 的方程
记 ,。由于 在准线 的左侧,由椭圆第二定义 而 到 的距离为
设 、 分别是 、 在 上的垂足。由 得 ,故 又 在 与 之间,,于是 代入条件 :
另一方面,由 及 : 化简得 把 代入: 于是 从而 ,,,。
在 中, 直线 的倾斜角与 相等或互补,故其斜率的绝对值为 ,即 。
所以直线 的方程为
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:焦点三角形的直角临界位置、椭圆第二定义的几何投影变换、直线的点斜式方程。
- 核心方法:几何射影法。
- 避坑指南:
- 在第(2)问中,利用焦点三角形面积与高的关系 结合定义,能直接切中 这个隐藏的秒杀级几何结论,从而规避了极其繁琐的离心率与齐次方程运算。
- 最后的直线方程写出时,由于斜率可正可负,不要漏掉双解。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 2004年全国卷III理科第21题。
- 结论推广: 对于任意焦点在 轴上的椭圆,若存在点 满足 ,则过焦点 的直线交相应准线于 时,恒有几何恒等式: ,其中 为直线的倾斜角。
🔗【关联脉络】
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