聚焦焦点三角形

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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
  
  SF1PF2
  =b2tan
  θ2
  =
  c|y0|
  =12
  PF1•PF2sin∠F1PF2
  (焦点在x轴上的椭圆)或
  SF1PF2
  =b2cotθ2
  =c|y0|=12
  PF1•PF2sin∠F1PF2
  (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
  x2a2
  +y23
  =1
  上
  (a>3)F1
  是椭圆的右焦点,若
  △POF1是等边三角形,则
  △POF1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PF2由题意知
  OP=OF1=OF2=c
  ,故
  ∠F1PF2=90°
  .S△OPF1=12
  S△F1PF2
  =12×3×tan45°=
  32.
  
  二、求渐近线
  例2 (2010年浙江省文数)设O为坐标原点,
  F1、F2是双曲线
  x2a2
  -y2b2
  =1
  (a>0,b>0)的焦点,若在双曲线上存在点P,满足∠
  F1PF2 =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△F1PF2
  =b2cot30°=
  12•2c•
  |y|,所以
  |y|=
  3b2c,
  所以x2a2
  -3b4c2b2
  =1
  ,解得x2=a2
  +3a2b2c2,
  又x2+y2=OP2,即
  a2+3a2b2c2
  +3b4
  c2
  =7a2
   化简得:
  b2=2a2.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
  x2a2
  +y2b2=1 (a>b>0)
  )的左焦点F1作x轴的垂线交椭圆于点P,F2为右焦点,若
  ∠F1PF2=60°,则椭圆的离心率为()
  (A) 22 (B)
  33
  (C) 12
   (D) 13
  解析:由
  S△F1PF2得
  b2tan30°=
  12
  2c•b2a
  得ca
  =33,所以e=
  33.
  例4 已知双曲线
  x2a2
  -y2b2
  =1(a>0,b>0)的左右焦点分别是F1、F2,
  ,并且满足PF1⊥PF2,|PF1|•|P
  F2|=4ab,则双曲线的离心率为.
  解析:由S△F1PF2=
  12|PF1|•|PF2|=
  2ab=b2cot45°
  得ba
  =2,e=1+(ba)2
  =5.
  
  例5 已知F1和F2是两个定点,点P是以F1和F2公共焦点的椭圆和双曲线的一个交点,并且
  PF1⊥PF2,e1和e2分别是椭圆和双曲线的离心率,则
  1e21
  +1e22
  =.
  解析:由焦点三角形的面积 得
  S△F1PF2
  =b21tan45°=b22cot45°得b1=b2.
  由椭圆、双曲线性质可得(1)
  a21=b21+c21,(2)a22=c22-b22,(1)+(2)
  得a21+a22=2c21.两边同除以c21,即有
  1e21
  +1e22=2.
  四、求值
  例6 (2010全国卷1文数8)已知
  F1、F2为双曲线C:
  x2-y2=1
  的左、右焦点,点P在C上,∠F1PF2=60°,则|PF1|•|PF2|=( )
  (A) 2(B) 4 (C) 6 (D) 8
  由焦点三角形面积公式得:
  S△F1PF2
  =b2cotθ2
  =12cot60°2
  =3
  =12
  |PF1||PF2|sin60°
  =
  12
  |PF1||PF2|
  32,
  |PF1|•|PF2|=4.
  例7 (2010全国卷1理数)已知F1、F2为双曲线C:
  x2-y2=1
  的左、右焦点,点P在C上,∠
  F1PF2=60°,则P到x轴的距离为( )
  (A) 32 (B) 62(C) 3(D) 6
  解析:由
  S△F1P
  F2=b2cot30°=
  12 •2c•d,得
  3=2d,所以d=
  62.
  例8 设椭圆
  x26
  +y22=1
  和双曲线
  x23
  -y2=1
  的公共焦点为
  F1,F2,P
  为椭圆与双曲线的一个交点,则
  cotF1PF2=
  .
  解析:通法由定义求出PF1,PF2再用余弦定理求解.
  若借助焦点三角形面积,则有
  S△F1PF2
  =2tan12
  ∠F1PF2
  =cot12
  ∠F1PF2.所以tan212
  ∠F1PF2=
  12
  ,所以cos∠F1PF2=
  1-12
  1+12
  =13.
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