圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(1)

在全国高中数学联赛一试中,考查的基本内容都属于高中课本范围内的范畴,其难度逐步增大。一般会涉及到解析几何的内容,其圆锥曲线的部分性质是没有在书本中提及到的,需要自己的知识积累和拓展。今天小编就给大家说说椭圆的光学性质,并联合试题一并分享给大家!

椭圆光学性质说的是什么呢?就是:从椭圆的一个焦点出发的光线,通过椭圆反射之后会返回到另外的一个焦点。如图:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(2)

我们进一步来讨论它, 其中PM为法线,LPM,由入射角等于反射角可知,∠F1PM=∠F2PM,可知L为椭圆的切线!这儿就出现了,垂直,切线,角度相等,这就说明这个性质可以扩展出很多类型的题目,比如:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(3)

题目来源于我发过的椭圆一题78问,一题搞定所有椭圆类型试题!中的第一题。

下面我给出具体的证明方法:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(4)

设椭圆的方程为:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(5)

其中F1(-c,0)为椭圆的左焦点,F2(c,0)为椭圆的右焦点,Pm,n)为椭圆上光线的反射点。由椭圆的切线公式可得L的方程和斜率K为:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(6)

PF1直线的斜率为:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(7)

PF2直线的斜率为:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(8)

由图可知:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(9)

同理我们可以知道:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(10)

所以有:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(11)

有L⊥PM可知,∠F1PM=∠F2PM,反过来是一样的,只不过为了便于说明才这样来反正证明。

我们来看看上面那个题,题中有一个条件是:

圆锥曲线椭圆题目及其解析(圆锥曲线之椭圆光学性质)(12)

这就说明了,QP为椭圆的切线。马上就可以得出QP的方程(用P点的坐标表示的方程),这就是这个题的突破口,如果你不知道这个性质,直接采用坐标带入计算或者是参数方程,这样解起来是相当麻烦的。下一节给大家分享双曲线的光学性质,欢迎大家留言探讨。

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