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近年来高考中常遇到有关焦点三角形的计算问题,这类题目通法是根据定义求解,但在具体解题时常常因为计算量大而半途而废.若能借用焦点三角形的面积公式
SF1PF2
=b2tan
θ2
=
c|y0|
=12
PF1•PF2sin∠F1PF2
(焦点在x轴上的椭圆)或
SF1PF2
=b2cotθ2
=c|y0|=12
PF1•PF2sin∠F1PF2
(焦点在x轴上的双曲线)巧作变
换,问题便会迎刃而解.
一、求三角形面积[ P<1 25
.tif>,Y#][ S(][5”SS][JZ]图1
[ S)]
例1 如图1,已知点P在椭圆
x2a2
+y23
=1
上
(a>3)F1
是椭圆的右焦点,若
△POF1是等边三角形,则
△POF1的面积是.
解析:若按通性通法解需求等边三角形的边长即c.根据椭圆的定
义及其性质可求出.(读者可尝试)本题若借助焦点三角形面积公式,无需求
a,c
便可迅速求解.连结PF2由题意知
OP=OF1=OF2=c
,故
∠F1PF2=90°
.S△OPF1=12
S△F1PF2
=12×3×tan45°=
32.
二、求渐近线
例2 (2010年浙江省文数)设O为坐标原点,
F1、F2是双曲线
x2a2
-y2b2
=1
(a>0,b>0)的焦点,若在双曲线上存在点P,满足∠
F1PF2 =60°,∣OP∣=
7a,则该双曲线的渐近线方程为( )
(A) x±3y=0(B) 3x±y=0
(C) x±2y=0 (D) 2x±y=0
解析:本题将解析几何与三角知识相结合,主要考察了双曲线的定义、标准方程,几何图形、几何性质、渐近线方程,以及斜三角形的解法.常规解法较为繁琐(读者不妨尝试一下)若巧借面积作变换问题可迎刃而解.设P(x,y)由面积公式可得:S△F1PF2
=b2cot30°=
12•2c•
|y|,所以
|y|=
3b2c,
所以x2a2
-3b4c2b2
=1
,解得x2=a2
+3a2b2c2,
又x2+y2=OP2,即
a2+3a2b2c2
+3b4
c2
=7a2
化简得:
b2=2a2.所以ba
=±2.
所以渐近线方程为2 x±y=0.
三、求离心率
例3 (2009年江西卷)过椭圆
x2a2
+y2b2=1 (a>b>0)
)的左焦点F1作x轴的垂线交椭圆于点P,F2为右焦点,若
∠F1PF2=60°,则椭圆的离心率为()
(A) 22 (B)
33
(C) 12
(D) 13
解析:由
S△F1PF2得
b2tan30°=
12
2c•b2a
得ca
=33,所以e=
33.
例4 已知双曲线
x2a2
-y2b2
=1(a>0,b>0)的左右焦点分别是F1、F2,
,并且满足PF1⊥PF2,|PF1|•|P
F2|=4ab,则双曲线的离心率为.
解析:由S△F1PF2=
12|PF1|•|PF2|=
2ab=b2cot45°
得ba
=2,e=1+(ba)2
=5.
例5 已知F1和F2是两个定点,点P是以F1和F2公共焦点的椭圆和双曲线的一个交点,并且
PF1⊥PF2,e1和e2分别是椭圆和双曲线的离心率,则
1e21
+1e22
=.
解析:由焦点三角形的面积 得
S△F1PF2
=b21tan45°=b22cot45°得b1=b2.
由椭圆、双曲线性质可得(1)
a21=b21+c21,(2)a22=c22-b22,(1)+(2)
得a21+a22=2c21.两边同除以c21,即有
1e21
+1e22=2.
四、求值
例6 (2010全国卷1文数8)已知
F1、F2为双曲线C:
x2-y2=1
的左、右焦点,点P在C上,∠F1PF2=60°,则|PF1|•|PF2|=( )
(A) 2(B) 4 (C) 6 (D) 8
由焦点三角形面积公式得:
S△F1PF2
=b2cotθ2
=12cot60°2
=3
=12
|PF1||PF2|sin60°
=
12
|PF1||PF2|
32,
|PF1|•|PF2|=4.
例7 (2010全国卷1理数)已知F1、F2为双曲线C:
x2-y2=1
的左、右焦点,点P在C上,∠
F1PF2=60°,则P到x轴的距离为( )
(A) 32 (B) 62(C) 3(D) 6
解析:由
S△F1P
F2=b2cot30°=
12 •2c•d,得
3=2d,所以d=
62.
例8 设椭圆
x26
+y22=1
和双曲线
x23
-y2=1
的公共焦点为
F1,F2,P
为椭圆与双曲线的一个交点,则
cotF1PF2=
.
解析:通法由定义求出PF1,PF2再用余弦定理求解.
若借助焦点三角形面积,则有
S△F1PF2
=2tan12
∠F1PF2
=cot12
∠F1PF2.所以tan212
∠F1PF2=
12
,所以cos∠F1PF2=
1-12
1+12
=13.
SF1PF2
=b2tan
θ2
=
c|y0|
=12
PF1•PF2sin∠F1PF2
(焦点在x轴上的椭圆)或
SF1PF2
=b2cotθ2
=c|y0|=12
PF1•PF2sin∠F1PF2
(焦点在x轴上的双曲线)巧作变
换,问题便会迎刃而解.
一、求三角形面积[ P<1 25
.tif>,Y#][ S(][5”SS][JZ]图1
[ S)]
例1 如图1,已知点P在椭圆
x2a2
+y23
=1
上
(a>3)F1
是椭圆的右焦点,若
△POF1是等边三角形,则
△POF1的面积是.
解析:若按通性通法解需求等边三角形的边长即c.根据椭圆的定
义及其性质可求出.(读者可尝试)本题若借助焦点三角形面积公式,无需求
a,c
便可迅速求解.连结PF2由题意知
OP=OF1=OF2=c
,故
∠F1PF2=90°
.S△OPF1=12
S△F1PF2
=12×3×tan45°=
32.
二、求渐近线
例2 (2010年浙江省文数)设O为坐标原点,
F1、F2是双曲线
x2a2
-y2b2
=1
(a>0,b>0)的焦点,若在双曲线上存在点P,满足∠
F1PF2 =60°,∣OP∣=
7a,则该双曲线的渐近线方程为( )
(A) x±3y=0(B) 3x±y=0
(C) x±2y=0 (D) 2x±y=0
解析:本题将解析几何与三角知识相结合,主要考察了双曲线的定义、标准方程,几何图形、几何性质、渐近线方程,以及斜三角形的解法.常规解法较为繁琐(读者不妨尝试一下)若巧借面积作变换问题可迎刃而解.设P(x,y)由面积公式可得:S△F1PF2
=b2cot30°=
12•2c•
|y|,所以
|y|=
3b2c,
所以x2a2
-3b4c2b2
=1
,解得x2=a2
+3a2b2c2,
又x2+y2=OP2,即
a2+3a2b2c2
+3b4
c2
=7a2
化简得:
b2=2a2.所以ba
=±2.
所以渐近线方程为2 x±y=0.
三、求离心率
例3 (2009年江西卷)过椭圆
x2a2
+y2b2=1 (a>b>0)
)的左焦点F1作x轴的垂线交椭圆于点P,F2为右焦点,若
∠F1PF2=60°,则椭圆的离心率为()
(A) 22 (B)
33
(C) 12
(D) 13
解析:由
S△F1PF2得
b2tan30°=
12
2c•b2a
得ca
=33,所以e=
33.
例4 已知双曲线
x2a2
-y2b2
=1(a>0,b>0)的左右焦点分别是F1、F2,
,并且满足PF1⊥PF2,|PF1|•|P
F2|=4ab,则双曲线的离心率为.
解析:由S△F1PF2=
12|PF1|•|PF2|=
2ab=b2cot45°
得ba
=2,e=1+(ba)2
=5.
例5 已知F1和F2是两个定点,点P是以F1和F2公共焦点的椭圆和双曲线的一个交点,并且
PF1⊥PF2,e1和e2分别是椭圆和双曲线的离心率,则
1e21
+1e22
=.
解析:由焦点三角形的面积 得
S△F1PF2
=b21tan45°=b22cot45°得b1=b2.
由椭圆、双曲线性质可得(1)
a21=b21+c21,(2)a22=c22-b22,(1)+(2)
得a21+a22=2c21.两边同除以c21,即有
1e21
+1e22=2.
四、求值
例6 (2010全国卷1文数8)已知
F1、F2为双曲线C:
x2-y2=1
的左、右焦点,点P在C上,∠F1PF2=60°,则|PF1|•|PF2|=( )
(A) 2(B) 4 (C) 6 (D) 8
由焦点三角形面积公式得:
S△F1PF2
=b2cotθ2
=12cot60°2
=3
=12
|PF1||PF2|sin60°
=
12
|PF1||PF2|
32,
|PF1|•|PF2|=4.
例7 (2010全国卷1理数)已知F1、F2为双曲线C:
x2-y2=1
的左、右焦点,点P在C上,∠
F1PF2=60°,则P到x轴的距离为( )
(A) 32 (B) 62(C) 3(D) 6
解析:由
S△F1P
F2=b2cot30°=
12 •2c•d,得
3=2d,所以d=
62.
例8 设椭圆
x26
+y22=1
和双曲线
x23
-y2=1
的公共焦点为
F1,F2,P
为椭圆与双曲线的一个交点,则
cotF1PF2=
.
解析:通法由定义求出PF1,PF2再用余弦定理求解.
若借助焦点三角形面积,则有
S△F1PF2
=2tan12
∠F1PF2
=cot12
∠F1PF2.所以tan212
∠F1PF2=
12
,所以cos∠F1PF2=
1-12
1+12
=13.