本题导读
本题考查椭圆。核心在于待定系数法、数形结合法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2013年北京卷(理)) 已知 是椭圆 上的三个点, 是坐标原点.
(1)当点 是 的右顶点,且四边形 为菱形时,求此菱形的面积;
(2)当点 不是 的顶点时,判断四边形 是否可能为菱形,并说明理由.
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问(面积计算):
- 对角线性质:若 为菱形,则对角线 必须垂直平分对角线 。
- 确定位置:,则 的中点为 。故 的横坐标必为 。
- 求解坐标:将 代入椭圆方程求出 ,进而得到对角线 的长度。
- 面积公式:。
- 第二问(存在性判定):
- 核心条件:若 为菱形,则 且 。
- 代数转化: 意味着 两点既在椭圆上,又在以 为圆心的同一个圆 上。
- 联立方程:消去 得到关于 的方程 。
- 分类讨论:
- 若 ,则 的方向与 轴平行,此时 必为顶点。
- 若 ,则 的中点为原点 ,此时 无法构成四边形(共线或重合)。
✅【答案】
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不可能
✍【详细解析】
Abstract
(Ⅰ)解:

因为四边形 为菱形,且 是右顶点 , 根据菱形对角线互相垂直平分的性质,直线 必垂直平分线段 。 由于 在 轴上,中点为 ,所以直线 的方程为 。 将 代入椭圆方程 得: 所以 ,,线段 。 菱形 的面积 。
(Ⅱ)解: 当点 不是 的顶点时,四边形 不可能为菱形。理由如下: 假设 为菱形,则邻边相等 。 设 ,则 两点是圆 与椭圆 的公共点。 由 消去 得 ,即 。
设 的横坐标分别为 ,则 ,即 或 。 ① 若 ,由 在圆和椭圆上且不重合得 。 此时 的中点在 轴上。因为 为平行四边形,。 由于 ,故 点的纵坐标必为 。此时 点在 轴上,即 是椭圆的顶点,与题意矛盾。 ② 若 ,则 。 若 ,则 中点在 轴上,同理可推 点在 轴上,即为顶点,矛盾。 若 ,则 的中点为原点 。此时 三点共线,不能构成四边形。
综上所述,当点 不是顶点时,四边形 不可能为菱形。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:椭圆的几何对称性;平行四边形与菱形的向量表达 。
核心方法:“对角线特性法”。利用菱形对角线垂直平分这一几何特性,可以避开复杂的根与系数关系运算,极大简化解析过程。
避坑指南:第二问的逻辑严密性非常重要。必须穷举 的所有可能关系(相等或互为相反数)并逐一否定,才能得出完整证明。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:圆锥曲线的对称性、向量的线性运算。
结论推广:在中心对称的二次曲线(如椭圆、双曲线)中,以原点为一个顶点的菱形,其对角线必落在对称轴上。
方法推广:涉及几何形状判定,优先利用向量加法的平行四边形法则。
🔗【关联脉络】
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