本题导读
本题考查椭圆标准方程的求法及直线与椭圆相交的综合性质,需注意直线斜率 与 的分类讨论。
📌【题干】
Question
(2010年天津卷(理)) 20. 已知椭圆 的离心率 ,连接椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为 .
(1) 求椭圆的方程;
(2) 设直线 与椭圆相交于不同的两点 . 已知点 的坐标为 ,点 在线段 的垂直平分线上,且 . 求 的值.
🔍【思路分析】
破题导航
- 第 (1) 问:利用离心率 ,结合菱形面积 列方程组求出 的值。
- 第 (2) 问:已知 ,设直线 的斜率为 。
- 当 时:,线段 的垂直平分线为 轴(),代入 求解 ;
- 当 时:联立直线方程与椭圆方程求出点 的坐标及中点 的坐标,写出线段 的垂直平分线方程并令 用 表示出 ,代入 列方程求出 及对应的 。
✅【答案】
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(1)设椭圆的半焦距为𝑐,则𝑒=𝑐𝑎=√32,𝑐2=𝑎2−𝑏2.从而𝑏2=𝑎2−𝑐2=𝑎2
✍【详细解析】
Abstract
(1) 求椭圆的方程
由已知 ,可得:
连接椭圆四个顶点构成的菱形面积为:
将 代入得:
解得 (因为 ),则 ,故 .
所以椭圆的方程为:
(2) 求 的值
由 (1) 得 ,所以点 的坐标为 . 设直线 的方程为 ,点 (其中 ).
联立直线与椭圆方程:
代入得:
因为 ,两边同除以 :
解得点 的坐标为:
则线段 的中点 的坐标为:
下面对 进行分类讨论:
情形 1:当 时 此时点 坐标为 ,线段 的中点为 ,线段 的垂直平分线即为 轴(). 对于 ,有 ,. 由 得:
情形 2:当 时 线段 的垂直平分线斜率为 ,方程为:
将点 代入垂直平分线方程: 解得:
计算向量: 其中 .
计算数量积: 代入各表达式:
由 得:
两边同乘以 :
将 代入 的表达式:
解得:
综合情形 1 与情形 2, 的值为 或 .
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:椭圆标准方程、点坐标代入消元、中点坐标与垂直平分线方程、向量坐标数量积。
- 核心方法:斜率分类讨论 韦达定理/点坐标代换 线段中垂线列方程 向量数量积列方程。
- 避坑指南:
- 当 时,中垂线方程中无斜率(为 轴),不能直接代入 ,必须独立讨论;
- 求解 时化简根式为 。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:解析几何大题中经典动直线与椭圆相交及垂直平分线应用题。
- 结论推广:过椭圆顶点 的动割线 ,其中点轨迹为以 为顶点的相似椭圆的一部分。
🔗【关联脉络】
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