本题导读
本题为 2010 年浙江高考理科数学压轴题,考查椭圆焦点的求解、直线与椭圆相交韦达定理的应用,以及“原点在以线段为直径的圆内”转换为向量数量积 的代数求解。
📌【题干】
Question
(2010年浙江卷(理)) 21. 已知 ,直线 ,椭圆 , 分别为椭圆 的左、右焦点.
(1) 当直线 过右焦点 时,求直线 的方程;
(2) 设直线 与椭圆 交于 两点, 的重心分别为 . 若原点 在以线段 为直径的圆内,求实数 的取值范围.
🔍【思路分析】
破题导航
- 第 (1) 问:
- 由椭圆 得 ;
- 右焦点 代入直线 ,有 ,解出 ,代回即可得到直线方程。
- 第 (2) 问:
- 设 ,写出重心 的坐标公式: (因为 中点为原点 ,根据重心坐标公式 )。
- 原点 在以 为直径的圆内 。
- 联立直线与椭圆方程,用韦达定理表达 ,结合判别式 与 求出 的取值范围。
✅【答案】
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第(1)问直线𝑙的方程为𝑥−√2𝑦−1=0;第(2)问𝑚∈(1,2).
✍【详细解析】
Abstract
(1) 求直线 的方程
已知椭圆 ,所以 。 半焦距 ,右焦点 。
因为直线 过点 ,代入坐标得:
两边平方:
解得 。因为 ,所以 。
代入直线 的方程:
答:直线 的方程为 .
(2) 求实数 的取值范围
已知 ,由三角形重心坐标公式,对于 的重心 : 即 ,同理 。
原点 在以 为直径的圆内等价于 为钝角,即:
以坐标表示:
下面联立直线 与椭圆 的方程。 由直线 代入椭圆方程 (两边同乘 得 ):
两边同除以 :
该一元二次方程有解须满足判别式 : 解得 。已知 ,所以:
由韦达定理:
表达 : 代入韦达定理:
代入条件 ① 式 :
因式分解:
因为 恒成立,所以:
结合已知 及判别式限制条件 ②(),取交集:
答:实数 的取值范围是 .
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:椭圆焦点计算、直线与椭圆联立韦达定理、重心坐标公式、点在圆内与向量数量积关系 。
- 核心方法:重心坐标代换 数量积转代数条件 韦达定理及判别式求 的范围。
- 避坑指南:
- 容易忽视一元二次方程根的判别式 ,本题中虽然 被判别式完全包含,但步骤中必须列出校验;
- 两焦点 中点为原点 ,故重心的坐标直接化简为 ,切勿写错。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:浙江高考解析几何压轴第 21 题经典考题。
- 结论推广:以线段 为直径的圆包含/过/不包含原点,分别充要对应 。
🔗【关联脉络】
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