本题导读
本题考查椭圆方程的求解以及直线与椭圆交点向量问题的探究。第一问通过几何面积与顶点距离列方程组;第二问巧用 的几何条件与向量数量积变形,推导探究常数与直线方程。
📌【题干】
Question
(2010年陕西卷(理)) 20. 如图,椭圆 的顶点为 ,焦点为 , ,.
(1) 求椭圆 的方程;
(2) 设 是过原点的直线, 是与 垂直相交于 点、与椭圆相交于 两点的直线,. 是否存在上述直线 使 成立?若存在,求出直线 的方程;若不存在,请说明理由.
🔍【思路分析】
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- 第 (1) 问:由 。菱形 的面积为 ,菱形 的面积为 。由 ,结合 解出 。
- 第 (2) 问:因为 且 ,说明原点到直线 的距离为 。利用向量运算 变形为 ,即 。设直线方程与椭圆联立,利用韦达定理求解。
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不存在满足条件 的直线
✍【详细解析】
Abstract
(1) 求椭圆 的方程
在椭圆 中,。
由 得:
由菱形面积关系:
已知 ,所以:
代入椭圆基本关系 :
将 代入 ①:
所以:
故椭圆 的方程为:
(2) 探究直线 的方程
因为直线 过原点 且与直线 垂直于 点,所以 。 根据向量加减法与数量积:
代入已知等式 :
设 的中点为 ,则 。 因为 且 ,,所以 。
因此:
代入原式得:
已知 ,所以:
即条件 恒等价于 ()。
下面分类讨论直线 的方程:
原点 到直线 的距离为 。
当直线 的斜率不存在时: 直线 的方程为 或 。 将 代入椭圆方程 。 得 。 计算 ,不合题意(同理 亦不合题意)。
当直线 的斜率存在时: 设直线 的方程为 。 由原点到 的距离 。
联立直线 与椭圆方程:
设 ,由韦达定理:
计算 :
代入韦达定理与 :
将 代入分子化简:
所以:
要使 ,由于 ,故 恒成立。
综上所述,不存在满足条件 的直线 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:椭圆几何性质、向量代数恒等变形与 的判定条件。
- 核心方法:
- 向量化简法:将 转化为 ;
- 点到直线距离公式:将 转变为 约束。
- 避坑指南:必须对直线斜率是否存在进行分类讨论,直接假设斜率为 容易漏掉斜率不存在的情况。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:解析几何压轴题,融汇了向量垂直性质与椭圆位置关系。
- 结论推广:对椭圆 ,若动弦 满足 ,则原点到 的距离 。本题中 ,故距离为 时不可能满足 。
🔗【关联脉络】
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