余玉嬌
焦半徑是指圓錐曲線的焦點(diǎn)與曲線上一點(diǎn)的連線.橢圓的焦半徑問題側(cè)重于考查橢圓的定義、方程、幾何性質(zhì),以及焦半徑公式、弦長(zhǎng)公式.解答這類問題,往往要用到數(shù)形結(jié)合思想、方程思想、函數(shù)思想.下面以一道題為例,來探討一下如何求解橢圓的焦半徑問題.
例題:已知點(diǎn)[F]是橢圓[x2a2+y2b2=1]的右焦點(diǎn),過點(diǎn)[F]的直線交橢圓于[A,B]兩點(diǎn),試判斷[1AF+1BF]是否為定值?若是,求出該定值;若不是,請(qǐng)說明理由.
可根據(jù)題意畫出如圖所示的圖形,這樣便能快速明確各個(gè)點(diǎn)、曲線、直線之間的位置關(guān)系,結(jié)合圖形尋找到一些幾何關(guān)系,據(jù)此建立關(guān)系式.主要有以下幾種求解思路.
一、利用正余弦定理
在解答橢圓的焦半徑問題時(shí),可將焦點(diǎn)看作幾何圖形中有特殊意義的點(diǎn),將焦半徑看作三角形、梯形、平行四邊形的一條邊,根據(jù)幾何圖形的性質(zhì)建立幾何關(guān)系.然后構(gòu)造三角形,利用正余弦定理、勾股定理、三角函數(shù)的定義建立關(guān)于線段、角之間的關(guān)系式,從而求得線段、焦半徑的長(zhǎng).
以一條焦半徑AF為邊,構(gòu)造[ΔAFF],就能將問題轉(zhuǎn)化為解三角形問題.然后根據(jù)橢圓的方程和第一定義,求得另一條焦半徑[AF]和焦距[FF]的長(zhǎng),即可得到三角形三邊的長(zhǎng),根據(jù)余弦定理建立關(guān)系式,就能順利求得焦半徑AF、[AF]的表達(dá)式.
二、利用橢圓的第二定義
橢圓的第二定義,即為圓錐曲線的統(tǒng)一定義,是指平面內(nèi)到焦點(diǎn)的距離與準(zhǔn)線的距離之比為e的點(diǎn)的軌跡.其中平面內(nèi)的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離,即為圓錐曲線上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離,也就是焦半徑.在解答橢圓的焦半徑問題時(shí),可先根據(jù)橢圓的方程求得準(zhǔn)線的方程[x=±a2c];然后根據(jù)橢圓的第二定義建立關(guān)于焦半徑、準(zhǔn)線的關(guān)系式,即可求得焦半徑的值或者表達(dá)式.一般地,若橢圓的焦點(diǎn)為F1、F2,曲線上一點(diǎn)P(x0,y0),則焦半徑為|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0.
先根據(jù)橢圓的第二定義建立焦半徑、離心率、準(zhǔn)線之間的關(guān)系式;然后用直線AB的傾斜角表示出A、B的橫坐標(biāo),即可通過三角恒等變換消去角[θ],得到[1AF+1BF]的值.根據(jù)橢圓的第二定義建立等量關(guān)系式,可大大減少運(yùn)算量.
三、利用參數(shù)方程
橢圓[x2a2+y2b2=1]的參數(shù)方程為:[x=acosθ,y=bsinθ,]其中[θ]為參數(shù);過點(diǎn)M(x0,y0),傾斜角為α的直線l的參數(shù)方程為[x=x0+tcosx,y=y0+tsinx,]在求解橢圓的焦半徑問題時(shí),可根據(jù)橢圓(直線)的參數(shù)方程設(shè)出橢圓(直線)上的點(diǎn)的坐標(biāo),求得焦點(diǎn)的坐標(biāo),即可根據(jù)兩點(diǎn)間的距離公式或參數(shù)的幾何意義求得焦半徑的表達(dá)式.最后通過三角恒等變換化簡(jiǎn)表達(dá)式,即可解題.
解答本題,需明確直線的參數(shù)方程中參數(shù)t的幾何意義,并將AB所對(duì)應(yīng)的參數(shù)t看作一元二次方程的兩個(gè)根,根據(jù)韋達(dá)定理解題.
解答橢圓的焦半徑問題,需注意:(1)明確焦半徑與橢圓的位置關(guān)系;(2)根據(jù)橢圓的方程和定義建立關(guān)于焦半徑的關(guān)系式,或用參數(shù)a、b、c表示出焦半徑;(3)根據(jù)橢圓的幾何性質(zhì),結(jié)合圖形,建立關(guān)于焦半徑的幾何關(guān)系.