本题导读

本题考查椭圆的标准方程及其几何性质。核心在于联立方程法、韦达定理法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2021年新高考II卷)已知椭圆 的方程为 ,右焦点为 ,且离心率为 。

(1)求椭圆 的方程;

(2)设 是椭圆 上的两点,直线 与曲线 相切。证明: 三点共线的充要条件是 。

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 第一问(求方程):
  • 由右焦点坐标得 。
  • 利用离心率 求出 。
  • 利用 确定 ,写出方程。
  1. 第二问(充要条件证明):
  • 必要性证明 ():
    • 设直线 过 且与圆 相切。
    • 利用点到直线距离 求出斜率 。
    • 联立方程,利用韦达定理和弦长公式计算 。
  • 充分性证明 ():
    • 设直线 ,利用切线条件 。
    • 代入弦长公式建立关于 的方程,解出 与 的具体关系。
    • 验证此时直线是否必过点 。

✅【答案】

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结论得证

✍【详细解析】

Abstract

(1)求椭圆 的方程 由题意,右焦点 ,则 。 因为 , 解得 ,所以 。 则 。 故椭圆 的方程为:。

(2)证明: 三点共线的充要条件是 曲线方程为 。

若 三点共线,则直线 过点 。 设直线 (由于切点 ,直线不垂直于 轴)。 由直线与圆 相切,得圆心 到直线的距离 。 平方得 。 联立 得 。 设 ,则 。 。 将 代入:。 。 故必要性成立。

设直线 。由相切条件知 ①。 联立 得 。 。 代入 ① 式得 。 由弦长公式:。 两边平方并整理:。 。 解得 。此时 ,即 。 由切点 知 与 异号,验证得直线方程为 。 这些直线均经过点 ,即 三点共线。 故充分性成立。 综上所述,结论得证。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 切线性质的几何化应用:在解析几何中,处理直线与圆相切,“圆心到直线的距离等于半径” 往往比判别式 效率更高,且能直接建立斜率 与截距 的等量关系。

  2. 运算优化的意识:在充分性证明中,先计算判别式 并利用切线约束条件进行消元化简,是避免陷入复杂代数运算陷阱的关键。

  3. 避坑指南:

  • 注意第一问求 时,由 得到 的约分过程。
  • 第二问中直线斜率可能不存在的情况需简单讨论或采用 的形式避开。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 方法拓展:本题可以利用极点与极线的理论进行背景深化。点 是椭圆的焦点,与其相关的直线运动往往伴随着特定的几何不变量。
  • 变式思考:如果将圆的半径变为 ,或者将 的值改变,三点共线的结论是否依然成立? (提示:这涉及到椭圆中准圆或特征圆的性质,可以尝试推广该模型。)

🔗【关联脉络】

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