本题导读

本题考查椭圆的标准方程与性质。核心在于韦达定理法、坐标分析法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2018年全国卷I理)设椭圆 的右焦点为 ,过 的直线 与 交于 两点,点 的坐标为 .

(1) 当 与 轴垂直时,求直线 的方程;

(2) 设 为坐标原点,证明:.

🔍【思路分析】

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  1. 第一问(特殊位置):
  • 求出右焦点 ,由方程知 。
  • 直线 ,代入椭圆方程求出 的纵坐标。
  • 已知 两点坐标,用点斜式或两点式写出直线方程。
  1. 第二问(定值/角相等证明):
  • 几何转化: 且 分布在 轴两侧,等价于证明直线 与 的倾斜角互补 。
  • 联立方程:设 (需讨论斜率不存在的情况),代入椭圆方程。
  • 韦达定理:得到 和 的表达式。
  • 代数化简:将 中的 用 代换,通分后证明分子为 0。

✅【答案】

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(1)

(2) 证明见解析

✍【详细解析】

Abstract

(1)解: 由椭圆方程 可得 , 则 。 所以右焦点 的坐标为 。 当 轴时,直线 的方程为 。 代入椭圆方程得:。 不妨取 ,已知 。 直线 的斜率 。 直线 的方程为 ,即 。 同理,若取 ,方程为 。

(2)证明: ① 当 与 轴重合时,点 在 轴上,,结论成立。 ② 当 轴时,由(1)知 。 此时 关于 轴对称,且 在 轴上,显然 是等腰三角形,。 ③ 当 的斜率存在且不为 0 时,设 ,。 联立方程: 整理得:。 由韦达定理得:,。

要证 ,只需证 : 将韦达定理代入分子: 。 所以 ,即直线 关于 轴对称。 故 。

综上所述, 得证。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 斜率对称性模型:在坐标系中,若两条直线过 轴上同一点且与 轴夹角相等,则 。这是解析几何中证明“角相等”的最常用手段。
  2. 计算简化:在化简 时,分子通常能整除或相互抵消。若计算过程中发现 项无法消去,应回过头检查联立方程或通分过程。
  3. 分类讨论:解答题必须考虑 斜率不存在的情况,虽然通常结论一致,但步骤分不能丢。

📖【试题探源与推广】

Tip

在 Obsidian 笔记中,可以积累这个通解技巧:

  • 如果 点坐标是 ,证明 的本质是证明分子的代数式 。
  • 关联知识:这与椭圆的极点、极弦理论有深刻联系。

🔗【关联脉络】

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