一题十解——24年新Ⅰ卷第16题,你会几种!

文摘   2024-11-11 23:00   湖南  

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

已知为椭圆上的点。

(1)求的离心率;

(2)若过的直线于另一点,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

到直线距离
,化简为,均满足题意。
直线的方程为,即

方法二

在方法一的基础上,设点

当直线斜率不存在时,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
,无解。
,即直线方程为

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
,即
由柯西不等式有

联立求得

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

(舍去),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


(舍去)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

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,距离,此时,不满足条件。
当直线斜率存在时,设,设轴的交点为,令,则
联立,则有

,解得,代入原式验证均满足题意。
则直线,即

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
,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
时,联立,解得
时,,直线的方程为,即
时,,直线的方程为,即
时,联立,得到,此时该直线与椭圆无交点。
综上直线的方程为

方法九(仿射变换法)

椭圆的方程为。令,则。点变为变为
,则

化简后得,故。所以。因为:
方程:

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

,则,易得点与点关于原点对称,所以,即
所以,所以直线的方程为

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