本题导读
本题是解析几何综合大题。第一问通过椭圆的基本性质求标准方程;第二问考查直线与椭圆相交形成的弦为直径的圆与点的位置关系。解题关键是将几何位置关系转化为向量数量积的符号判定,考查代数运算与逻辑推理能力。
📌【题干】
Question
(2015年福建卷(理))
已知椭圆 过点 ,且离心率为 .
(1) 求椭圆 的方程;
(2) 设直线 交椭圆 于 两点,判断点 与以线段 为直径的圆的位置关系,并说明理由.
🔍【思路分析】
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- 第一问(待定系数法):
- 由椭圆过点 可知 。
- 利用离心率 和 建立方程组,求出 。
- 第二问(位置关系判定):
- 核心判据:点 与以 为直径的圆的位置关系,等价于判定 是锐角、直角还是钝角。
- 若 $\overrightarrow{GA} \cdot \overrightarrow{GB} > 0$,则 $\angle AGB$ 为锐角,点 $G$ 在圆外;
- 若 $\overrightarrow{GA} \cdot \overrightarrow{GB} = 0$,则 $\angle AGB$ 为直角,点 $G$ 在圆上;
- 若 $\overrightarrow{GA} \cdot \overrightarrow{GB} < 0$,则 $\angle AGB$ 为钝角,点 $G$ 在圆内。
- 联立方程:将直线 代入椭圆方程,得到关于 的一元二次方程。
- 韦达定理:求出 和 ,进而表达出 。
- 符号判定:通过代数化简确定数量积的取值范围。
✅【答案】
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因为 ,所以 且 。 故 恒成立。 这意味着 始终为锐角。 结论:点 在以 为直径的圆外
✍【详细解析】
Abstract
(Ⅰ)求椭圆 的方程
因为椭圆 过点 ,所以 。
由离心率 ,得 。
又 ,则 ,解得 。
所以椭圆 的方程为 。
(Ⅱ)判断点 与圆的位置关系
设 。
联立 ,消去 得:
。
由韦达定理得:,。
计算数量积 :
因为 ,所以 ,。
代入韦达定理:
。
因为 ,所以 且 。
故 恒成立。
这意味着 始终为锐角。
结论:点 在以 为直径的圆外。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 向量工具的优越性:在判定点圆位置关系或角的大小关系时,利用数量积 比计算圆心到点的距离更简洁,有效避开了开方运算。
- 计算量的管控:解析几何大题往往计算量大,联立方程后先不急于求 ,利用直线方程 统一化为 的表达式通常更省力。
- 几何直观:在长轴上且偏离中心较远的点(如本题中的 ),通常更可能位于弦直径圆的外部。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 方法拓展: 如果计算圆心 到 的距离 与半径 ,需利用中点坐标公式及弦长公式,计算量会显著增加,但逻辑同样严密。
- 变式思考: 若直线方程改为 , 点位置不变,结论是否会反转?
🔗【关联脉络】
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