本题导读

本题是一道将实际航海背景与圆锥曲线(椭圆)定义相结合的创新应用题。关键在于将空间中由仰角带来的高线和投影,转化为平面几何中到两焦点的距离和。

📌【题干】

Question

(2008年上海卷(理)) 某海域内有一孤岛,岛四周的海平面(视为平面)上有一浅水区(含边界),其边界是长轴长为 ,短轴长为 的椭圆.已知岛上甲、乙导航灯的海拔高度分别为 ,且两个导航灯在海平面上的投影恰好落在椭圆的两个焦点上,现有船只经过该海域(船只的大小忽略不计),在船上测得甲、乙导航灯的仰角分别为 ,那么船只已进入该浅水区的判别条件是 .

🔍【思路分析】

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  1. 设椭圆的两个焦点为 ,船只在海平面上的投影位置为点 。
  2. 根据直角三角形中的三角函数关系,利用仰角与海拔高度将空间直线距离 用含有 的式子表示出来。
  3. 结合椭圆的定义,点 在椭圆内或边界上的充要条件是 ,代入即可。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

设椭圆的两个焦点分别为 ,则两个导航灯分别位于 的正上方。 设船只所在海平面的具体位置点为 。 在以甲导航灯、焦点 、船只 构成的直角三角形中,测得仰角为 ,导航灯垂直高度为 , 则 到焦点 的水平距离为:。 同理,在以乙导航灯、焦点 、船只 构成的直角三角形中, 可得 到焦点 的水平距离为:。 根据椭圆的几何性质,点 进入浅水区(即在椭圆内部或边界上)的充要条件为: 将距离代入可得:(或写成 )。

故答案为:**。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:椭圆的第一定义(到两定点距离之和小于等于长轴长)、仰角的几何模型构建。
  2. 核心方法:数形结合法,通过三维空间向二维平面的投影转化。
  3. 避坑指南:注意题干中提到“含边界”,所以判别条件必须带有等号 ,若漏掉等号或错写成纯小于号 导致不完整。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题源于双基中利用正切函数解决实际测量(仰角/俯角)问题,并融合了圆锥曲线的光学与轨道边界定义。
  2. 结论推广: 若在空间某两点存在高度为 的垂直立柱,其地面落点为 ,则地面上对该两立柱顶端仰角分别为 的点轨迹构成的围合区域边界满足以 为焦点的圆锥曲线族。

🔗【关联脉络】

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