本题导读

本题作为填空题的压轴题,考查椭圆的几何特征及离心率的计算。核心在于从椭圆的四个顶点与两个焦点组成的六个特征点中,通过三边长关系进行分类讨论,锁定其坐标轴上的线段组合形态。

📌【题干】

Question

(2026年上海卷)已知 、 、 是椭圆 的四个顶点与两个焦点中的三个点,且 , , ,则该椭圆的离心率为 .

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 分析已知特征点的几何位置:
  • 椭圆的特征点共有六个:左右顶点 ,上下顶点 ,左右焦点 。
  • 这六个点全部位于坐标轴上。
  1. 分析三边长特征:已知三边长为 。 由于 ,这三个点构成的 不是直角三角形。
  2. 分类讨论点的轴向分布:
  • 情形一:三个点中有两个点在同一轴上(关于原点对称或同侧),另一个点在另一轴上。
  • 情形二:三个点全部在同一个坐标轴上。
  • 结合椭圆固有的参数关系 以及各特征点的距离可能性(如 ),代入数值进行严格的方程匹配。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

椭圆的六个特征点分别为:

  • 轴上点(横轴):
  • 轴上点(纵轴):

由于所有特征点都分布在坐标轴上,且 三边长为 。 可知:

  1. 同一坐标轴上两点间的距离可能为: (重复)等。
  2. 跨坐标轴(一个在 轴,一个在 轴)两点间的距离可能为:
  • 焦点到短轴顶点:
  • 长轴顶点到短轴顶点:

下面依据三点在坐标轴上的分布进行分类穷举:

【情况1】三点中有两点在 轴上,一点在 轴上 设 轴上的点为 。 轴上的两点到 的距离只能是 (若为焦点)或 (若为长轴顶点)。

  • 若 轴上的两点一个是焦点、一个是长轴顶点,且位于原点同侧。 则它们到 轴顶点的距离分别为 和 。 由于 ,在已知的三边长中,跨轴距离只能从 中选择。

  • 方案 A:令 , 。 则 。 此时由 。 检验 轴上两点间的距离: 若两点为同侧的顶点 与焦点 ,间距为 (不符); 若两点为异侧的顶点 与焦点 ,间距为 。 此时 轴上两点间距为 5,恰好符合已知边长 5。 此时三个点分别为: , , 。 计算两两间距: ; ; 。 三边长完全匹配 。 此时椭圆的基本量为: 。 离心率为:

  • 方案 B:令 , 。 则 。 此时 ,不满足椭圆中 的定义,舍去。

  • 方案 C:令 , 。 则 。 此时 。 轴上两点间距应为剩余的边长 3。 但不管是 均不等于 3,舍去。

【情况2】三点全部在 轴上 此时三点间的距离分别为 3 和 ,且最大间距为 。 但 ,不满足两部分段加和等于整体的单轴线段几何性质,舍去。

【情况3】两点在 轴上,一点在 轴上 轴上只能有两个短轴顶点 ,其间距为 。 轴上的一个点到这两个顶点的距离对称相等,即三角形必为以 为底边的等腰三角形。 但在已知边长 中没有相等的两项,故不可能构成等腰三角形,舍去。

综上所述,唯一合理为方案 A,对应的椭圆离心率为 。

故答案为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:椭圆特征点的坐标标定;两点间距离公式(勾股定理);离心率的定义()。
  2. 核心方法:几何元素穷举匹配法。
  3. 避坑指南:
  • 遗漏 的隐含约束。在方案 B 中算出的 违背了焦点在 轴上的椭圆标准方程定义,需及时剔除。
  • 误认为跨轴必然垂直。本题中由于两点在 轴同侧或异侧的不同组合,构成的是普通的斜三角形而非直角三角形,不能直接套用直角三角形的边长公式。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题改编自经典的圆锥曲线特征性质图,将解析几何的解析法退化为纯粹的线段组合与数论方程匹配,是上海高考第 12 题(填空压轴位置)非常偏爱的数形逻辑推理题。
  2. 结论推广:在标准椭圆中,若一个短轴顶点、一个长轴顶点、一个焦点构成三边长为 ()的三角形,则必有: 利用这一核心对齐特征,可在一分钟内对所有特征距离进行优先级排查。

🔗【关联脉络】

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