王書爽 陳靜
橢圓是圓錐曲線這一章節(jié)中最重要的內(nèi)容之一,由于對其概念、性質(zhì)理解不夠透徹,同學(xué)們解題過程中容易產(chǎn)生錯誤,以下對一些常見錯誤進(jìn)行剖析,幫助大家更準(zhǔn)確地理解橢圓的概念、性質(zhì),走出解題誤區(qū).
對橢圓的第一定義理解不深,忽視定義中的限制條件
例1 若平面內(nèi)動點(diǎn)P到兩定點(diǎn)[F1(-3,0)、F2(3,0)]的距離之和為6,則動點(diǎn)P的軌跡為( )
A. 橢圓 B. 圓
C. 一條線段 D. 以上答案都不對
錯解 根據(jù)橢圓的定義可以判斷出動點(diǎn)P的軌跡為橢圓,選A.
解析 錯解中忽視了橢圓第一定義中的限制條件:點(diǎn)P到兩定點(diǎn)[F1(-3,0),F(xiàn)2(3,0)]的距離之和[2a>F1F2],因?yàn)轭}中[PF1+PF2=6=F1F2],所以點(diǎn)P的軌跡是線段[F1F2],選C.
點(diǎn)撥 若[PF1+PF2=2a],[F1F2=2c],當(dāng)[2a>2c]時,P點(diǎn)的軌跡是橢圓,當(dāng)[2a=2c]時,P點(diǎn)的軌跡是線段[F1F2],當(dāng)[2a<2c]時,P點(diǎn)的軌跡不存在.
[對橢圓的兩種標(biāo)準(zhǔn)方程混淆不清,忽視焦點(diǎn)位置的討論]
例2 若橢圓C:[x2k+8+y29=1]的離心率[e=12],求實(shí)數(shù)[k]的值.
錯解 由題意得[a2=k+8,b2=9,]
[∴c2=a2-b2=k-1],
由[e=12]得[k-1k+8=12],
即[k=4.]
解析 從題目中的標(biāo)準(zhǔn)方程無法判斷焦點(diǎn)是在[x]軸上還是在[y]軸上,所以必須分類討論.
當(dāng)焦點(diǎn)在[x]軸上時,
[a2=k+8,b2=9],由[k-1k+8=12?k=4],
當(dāng)焦點(diǎn)在[y]軸上時,
[a2=9,b2=k+8]由[1-k9=12?k=-54],
即[k=4]或[-54].
點(diǎn)撥 對于橢圓C:[x2m2+y2n2=1(m>0,n>0,m≠n)],當(dāng)[m>n]時,焦點(diǎn)在[x]軸上,當(dāng)[m
點(diǎn)撥 橢圓[x2m2]+[y2n2]=1(m>0,n>0,m≠n)中有:-m≤x≤m,
-n≤y≤n,要特別注意橢圓方程中隱含的變量的限制范圍,消元后的方程要與原方程組等價.
[在討論直線與橢圓的位置關(guān)系中,忽視對判別式的討論]
例5 已知橢圓C:[x24+y23=1],經(jīng)過點(diǎn)[P(2,2)]能否作直線[m],使得[m]與所給橢圓交于兩個不同的點(diǎn)[Q1]和[Q2],且[P]為[Q1Q2]的中點(diǎn)?這樣的直線[m]如果存在,求出它的方程;如果不存在,說明理由.
錯解1 假設(shè)直線[m]存在,則由題意知[m]不垂直[x]軸,可設(shè)[m]的方程為:[y-2=k(x-2)],
設(shè)[Q1],[Q2]的坐標(biāo)分別為[(x1,y1),(x2,y2)].
由[y-2=k(x-2)x24+y23=1]
消去[y]得:
[(4k2+3)x2+16k(1-k)x+16k2-32k+4=0].
由韋達(dá)定理知:[x1+x2=16k(k-1)4k2+3],
又[Q1Q2]的中點(diǎn)[P]為[(2,2)],可得
[x1+x22=8k(k-1)4k2+3=2],
解得[k=-34],
[∴y-2=-34(x-2)],即[3x+4y-14=0].
錯解2 假設(shè)直線[m]存在,則由題意知[m]不垂直[x]軸,可設(shè)[m]的方程為[y-2=k(x-2)],
設(shè)[Q1],[Q2]的坐標(biāo)分別為[(x1,y1),(x2,y2)].
則[x214+y213=1,x224+y223=1],
兩式相減得:[3(x1+x2)?(x1-x2)+4(y1+y2)?(y1-y2)=0].
[∵][Q1Q2]的中點(diǎn)為[P][(2,2)],
[∴x1+x2=y1+y2=4],
[∴y1-y2x1-x2=-34],即[k=-34],
[∴]直線方程為:[y-2=-34(x-2)],
即[3x+4y-14=0].
解析 畫出橢圓圖形,可知P在橢圓外,顯然滿足條件的直線[m]不存在. 從數(shù)的角度看:
[3x+4y-14=0,x24+y23=1,]
消去[y]得:[21x2-84x+148=0],
[∵Δ=-5376<0],
即直線[m]與橢圓沒有交點(diǎn),所以不存在滿足條件的直線[m].
點(diǎn)撥 當(dāng)題目中出現(xiàn)“直線與橢圓交于不同的兩點(diǎn)”這一條件時,不管是用“韋達(dá)定理”,還是用“代入相減法”解題,都不要忘了檢驗(yàn)“[Δ>0]”.
[對橢圓的第二定義理解不深刻,照搬公式出錯]
例6 動點(diǎn)M與定點(diǎn)F(3,0)的距離和它到定直線[l][∶][x=9]的距離的比為1[∶]2,求點(diǎn)M的軌跡方程,并說明軌跡是什么圖形.
錯解 由橢圓的第二定義知,F(xiàn)(3,0)為橢圓的一個焦點(diǎn),[x=8]為對應(yīng)的準(zhǔn)線,
[∴c=3,a2c=9,?a2=27,b2=18.]
[∴]點(diǎn)M的軌跡方程是:[x227+y218=1],軌跡是橢圓.
解析 由橢圓的第二定義知F與[l]是橢圓的焦點(diǎn)和對應(yīng)的準(zhǔn)線,但是題中的橢圓的中心不一定在原點(diǎn),所以[c=3]且[a2c=9]是錯誤的,正解如下:
[a2c-c=9-3=6,ca=12,?c=2,a=4.]
[∴]結(jié)合圖形可知橢圓的中心為(1.0).
[∴]點(diǎn)M的軌跡方程是[(x-1)216+y212=1],軌跡是橢圓.
點(diǎn)撥 在橢圓的中心位置無法確定時,不能直接套用焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線公式.
[忽視橢圓定義的幾何性質(zhì)及平面幾何知識在解題中的應(yīng)用,陷入繁雜的代數(shù)計(jì)算中]
例7 已知定點(diǎn)[A(4,0)],點(diǎn)[B(2,2)]是橢圓[x225+y29=1]內(nèi)部的一點(diǎn),M是橢圓上一動點(diǎn),求[MA+MB]的取值范圍.
錯解 欲使[MA+MB]最大或最小,考慮到動點(diǎn)M在橢圓上,[A(4,0)]為橢圓的右焦點(diǎn),結(jié)合圖形,當(dāng)M是左頂點(diǎn)時,[MA]最大,[MA+MB]的最大值是[9+53;]當(dāng)M是右頂點(diǎn)時,[MA]最小,[MA+MB]的最小值是[1+13].
解析 當(dāng)M為左頂點(diǎn)時,[MA]最大,[MA+MB]不一定最大;當(dāng)N為右頂點(diǎn)時,[MA]最小,[MA+MB]不一定最小.
正解應(yīng)設(shè)左焦點(diǎn)為F1,
由[a2=25]知[MF1+MF2=10],
因此[MA+MB]=[10+MB-MF1],問題轉(zhuǎn)化為求橢圓上一點(diǎn)到B,F(xiàn)1兩點(diǎn)距離之差的最大值與最小值,連B,F(xiàn)1并延長交橢圓于兩點(diǎn),其一使[MB-MF1]最大,另一個使[MB-MF1]最小,則[MA+MB]的最大值為[10+210],最小值為[10-210].
同學(xué)們在解橢圓相關(guān)試題時,一定要注意定義、變量范圍、判別式及焦點(diǎn)位置等條件限制,從而有效規(guī)避錯誤解答.