2024年新高考Ⅰ第16题的十种解法
摘要:圆锥曲线中的三角形面积问题,一般性通法为设点或设线,利用韦达定理来处理,计算量大;利用几何关系转化,可减少计算;利用仿射变换,椭圆问题化圆,化难为易;利用参数方程、三角形行列式面积公式(向量外积几何意义),简便快捷。
试题展示
已知和为椭圆上的点。
(1)求的离心率;
(2)若过的直线交于另一点,且的面积为,求的方程。
方法一(首先考虑直线PB斜率不存在,再设,利用弦长公式和点到直线距离得到三角形ABP面积。)
首先考虑直线斜率不存在的情况,此时,,,到距离,此时,不满足条件。
当直线斜率存在时,设,令,。
联立,得到。
,且,即。
由韦达定理可得。
。
点到直线距离。
,化简为。或,均满足题意。
直线的方程为或,即或。
方法二
在方法一的基础上,设点,。
。
当直线斜率不存在时,,,,到距离,此时,不满足条件。
设直线,把代入,即。
由题意得直线,。
联立,则有。
,,。
代入得,即或。
,,无解。
,或,即直线方程为或。
方法三(在方法二的基础上,通过柯西不等式对进一步简化运算。)
在方法二的基础上,通过柯西不等式对进一步简化运算。
由题意得直线,。
,,即。
又,即。
由柯西不等式有。
即,。
联立求得或,或。
方法四(在方法三的基础上,通过参数方程\三角换元对进一步简化运算。(联想到求范围最值的其他方法。))
在方法三的基础上,通过参数方程,可设点为。
。
(舍去),或。
或,或,或。
方法五(在方法四的基础上,通过参数方程\三角换元+向量外积的几何意义对S_△PAB进一步简化运算。)
在方法四的基础上,通过参数方程,可设点为。
,。
。
(舍去)或。或,或,或。
方法六(在方法五的基础上,联想到高代中行列式求三角形面积方法公式。)
因为点与原点在直线的同侧,所以,化简为,即。
联立,解得或,或。
方法七(在方法一、方法二的基础上,通过分割三角形表示面积,简化运算。)
当直线斜率不存在时,,,,到距离,此时,不满足条件。
当直线斜率存在时,设,设与轴的交点为,令,则。
联立,则有。
,。
,解得或,代入原式验证均满足题意。
则直线为或,即或。
方法八(在方法二、三、四、五的基础上,对距离进行进一步延伸,利用平行直线系进行转化。)
,直线的方程为,即,。
由,椭圆上的点到直线的距离为,,所以。
则将直线沿着垂直的方向平移单位即可,此时该平行线与椭圆的交点即为点,设该平行线的方程为,则:,解得或。
当时,联立,解得或。
当时,,直线的方程为,即。
当时,,直线的方程为,即。
当时,联立,得到,,此时该直线与椭圆无交点。
综上直线的方程为或。
方法九(仿射变换法)
椭圆的方程为。令,则。点变为,变为。,,。
令,则。
化简后得,故或。所以或。因为:或。
方程:或
方法十(作图观察+椭圆中心对称)
直线的方程为,即,。
设点到直线的距离为,则,所以。
通过作图,椭圆上的点最多有两个,下顶点满足。
作,则,易得点与点关于原点对称,所以,即。
所以或,所以直线的方程为或。
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