本题导读

本题考查椭圆的标准方程与几何性质,以及椭圆的第一定义。

📌【题干】

Question

(2022年新高考I卷) 已知椭圆 (), 的上顶点为 ,两个焦点为 ,离心率为 . 过 且垂直于 的直线与 交于 两点,,则 的周长是.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 参数比例确定:由 ,可设 ,则 。
  2. 几何位置分析:写出 和 ,得到直线 的斜率。利用垂直关系确定直线 的方程。
  3. 核心几何发现:通过计算发现直线 经过线段 的中点,即 是 的垂直平分线。这一结论可将 转化为 , 转化为 。
  4. 利用定义转化周长: 的周长 。 根据椭圆定义,该周长恰好等于 。
  5. 求解 并得出结论:联立直线 与椭圆方程,利用弦长公式结合 求出 ,进而求得 的值。

✅【答案】

点击查看答案

✍【详细解析】

Abstract

【解法一】 1. 确定椭圆基本参数: 离心率 . . 上顶点 ,焦点 . 的斜率 .

2. 确定直线 的方程与几何特征: 直线 ,故 . 直线 过 ,方程为 . 核心几何发现(垂直平分线性质): 计算 的中点 .代入 方程:,成立! 说明直线 恰好是线段 的垂直平分线. 故 且 .

3. 转化 的周长: 周长 . 由椭圆定义: 且 . 又 (因为 过焦点 ). 故 .

4. 计算 的值: 联立 与 : 整理得 . . 已知 ,则 . 则 .

5. 得出结论: 周长 .

【解法二】(验证中点):仿法一得 ,仿法一由 算出 从而 .

如图,连接E, ,易知 的中点为 , ,显然 在直线 ,即 是 的垂直平分线,从而 , ,故 的周长为

【解法三】(硬算+巧开方):由椭圆的离心率为可得 ,从而 ,椭圆方程化为 , ,取为椭圆的左焦点,为椭圆的右焦点,易得 的斜率为 ,故 的斜率为, 的方程为 ,代入椭圆方程并整理得

,设 ,),E(,),则+=,{{x}_{1}}$${{x}_{2}}=−\frac{32}{13}$${{c}^{2}},

于是 ===6,解得 ,

此时 ,解得 ,取 ,), ,),

=, =,

设 , 则

解得 ,

同理, 故,.

【解法四】 (硬算+巧平方):仿上得到的长度,设,则,故. 下同法三。

【解法五】(极坐标方程): ,则设, 由焦点弦公式,可知即,

由椭圆的定义可得,的周长等价于.

故答案为:。

【试题评价】本题主要考查直线与椭圆的综合应用,需要学生很强的综合能力,属于中档题.

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 定义法的威力:本题若直接计算 三点距离,计算量极其恐怖。通过发现垂直平分线,将周长转化为焦半径之和(),这是典型的“以形助数”。
  2. 焦点弦的特殊性:过焦点的弦被焦点分成两部分,这两部分分别是两个不同焦半径的一部分。这种结构是利用椭圆第一定义的最佳切入点。
  3. 计算技巧:在处理含有参数 的二次方程时,保持 参与运算直到最后一步再代入数值,可以显著减少因小数或繁琐分数导致的错误。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 方法拓展:本题也可以利用极坐标系求焦点弦长。以 为极点,正东方向为极轴,椭圆方程为 。直线 的极角为 和 ,利用 求解。
  • 变式思考:如果直线 不垂直于 ,而是垂直于 轴(即通径), 的周长还是 吗?
  • 名师寄语:解析几何的填空压轴题往往隐藏着一个“几何彩蛋”。当你发现计算量大到离谱时,停下来,看看那条直线是不是对称轴、垂直平分线,或者是否过焦点。

🔗【关联脉络】

Multi column