本题导读

本题是解析几何综合大题。第一问通过几何性质确定椭圆方程;第二问考查动态直线下的几何证明(中点平分)与代数最值。重点在于如何高效地联立方程并利用参数 表达复杂的几何比值。

📌【题干】

Question

(2014年四川卷(理)) 已知椭圆 的焦距为 ,其短轴的两个端点与长轴的一个端点构成正三角形.

(1) 求椭圆 的标准方程;

(2) 设 为椭圆 的左焦点, 为直线 上任意一点,过 作 的垂线交椭圆 于点 .

(i) 证明: 平分线段 (其中 为坐标原点);

(ii) 当 最小时刻,求点 的坐标.

🔍【思路分析】

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  1. 第一问:基本量求解
    • 焦距 。
    • 短轴端点 与长轴端点 构成正三角形 。
    • 结合 解出 。
  2. 第二问 (i):中点证明
    • 。设 ,则 。
    • 由于 ,故直线 斜率为 (若 )。
    • 设 方程并与椭圆联立,利用韦达定理求出中点 的坐标,验证 。
  3. 第二问 (ii):最值计算
    • 利用弦长公式表达 ,利用两点间距离表达 。
    • 构造关于参数 的函数,利用基本不等式求解最小比值及对应的 值。

✅【答案】

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第 (1) 小题:求标准方程;;第 (2) 小题:(i) 证明 平分 ;第 (2) 小题:(ii) 求最值时的点

✍【详细解析】

Abstract

第 (1) 小题:求标准方程 由题意,。 短轴端点 到长轴端点 的距离相等。 构成正三角形意味着 。 由 得:。 故椭圆 的方程为 。

第 (2) 小题:(i) 证明 平分 椭圆方程化为 。左焦点 。 设 ,则直线 的斜率为 。 故直线 的斜率为 。 设直线 的方程为 。 联立 。 设 ,中点 。 则 。 。 则 。 又 。 因为 且过原点,所以 三点共线,即 平分线段 。

第 (2) 小题:(ii) 求最值时的点

  1. 计算 : 。
  2. 计算 : 由韦达定理 。 。 。
  3. 建立目标函数: 。 令 ,则 。 比值 。 由基本不等式,,当且仅当 时取得最小值。 此时 。 最小值为 。 此时点 的坐标为 或 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:椭圆基本量的求解与弦的中点、最值问题

  2. 核心方法:联立方程用韦达定理求中点,换元后用基本不等式求最值

  3. 避坑指南:注意审题与运算细节。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 极点极线背景、圆锥曲线的通径、双曲线的类似性质。

  2. 结论推广: 对于椭圆 ,若直线过焦点且与 垂直,则 的斜率与 的斜率存在定值比例关系。

  3. 方法推广: 涉及弦长与距离比值的最值问题,换元法(代数换元或三角换元)是最常用的降维手段。

🔗【关联脉络】

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