本题导读

本题为解析几何压轴大题,考查椭圆与双曲线的方程求解、双曲线上动点连线斜率乘积为定值的性质证明,以及弦长倒数和(几何量恒成立)问题。

📌【题干】

Question

(2010年山东卷(理)) 如图,已知椭圆 的离心率为 ,以该椭圆上的点和椭圆的左、右焦点 为顶点的三角形的周长为 .一等轴双曲线的顶点是该椭圆的焦点,设 为该双曲线上异于顶点的任一点,直线 和 与椭圆的交点分别为 和 .

(1) 求椭圆和双曲线的标准方程;

(2) 设直线 、 的斜率分别为 、,证明:;

(3) 是否存在常数 ,使得 恒成立?若存在,求 的值;若不存在,请说明理由.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 第 (1) 问:焦点三角形周长为 ,结合 解出 ,得出椭圆方程。由等轴双曲线顶点为 写出双曲线方程。
  2. 第 (2) 问:设 为双曲线上一点,满足 。写出 ,计算 得到证明。
  3. 第 (3) 问:式子 等价于 。设直线方程联立椭圆方程,利用韦达定理表示出过焦点的弦长 与 ,证明其倒数和为定值 。

✅【答案】

点击查看答案

(1)设椭圆的半焦距为𝑐.由离心率得𝑐𝑎=√2

✍【详细解析】

Abstract

(1) 求椭圆和双曲线的标准方程

设椭圆的半焦距为 。 由椭圆定义,椭圆上的点到两焦点距离之和为 ,故焦点三角形的周长为:

已知离心率 ,即 。代入上式得:

因此:

故椭圆的标准方程为:

椭圆焦点坐标为 。 已知等轴双曲线的顶点为椭圆的焦点 ,设双曲线标准方程为: 因为为等轴双曲线,。

故双曲线的标准方程为:


(2) 证明:

设双曲线上异于顶点的任一点为 ,因为点 在双曲线 上,所以:

已知 ,直线 和 的斜率分别为:

计算两斜率乘积:

将 代入上式得:

故得证:。


(3) 探究常数 的存在性

原条件等价于:

设直线 的方程为 ,代入椭圆方程 :

设 ,由韦达定理:

由弦长公式:

所以过 的弦长倒数为:

因为直线 斜率 ,代入可得:

同理,对于过 的弦 ,其斜率为 ,弦长倒数为:

由 (2) 知 ,代入 表达式中:

所以:

求和:

因此,存在常数 ,使得 恒成立。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:圆锥曲线标准方程计算、等轴双曲线代数性质 、弦长公式与对偶式化简。
  2. 核心方法:
  • 设直线为 避免对斜率不存在情况的分类讨论;
  • 巧用“倒数和”思想 ,结合 对齐变量化简。
  1. 避坑指南:第 (3) 问直接对 通分变形可大幅降低化简难度,切忌直接计算复杂的 。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题综合了圆锥曲线中的经典焦半径/焦点弦性质,双曲线上一点与两顶点连线斜率乘积为 。
  2. 结论推广:若椭圆 ,对过两焦点且斜率满足 的两条焦点弦 与 ,恒有 。

🔗【关联脉络】

Multi column