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一道椭圆内圆的切线问题的简证

2. 过圆E:

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(1)

上的任意一点P作切线l与椭圆C:


椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(2)

交于两点A、B,O为坐标原点,证明:OA⊥OB.

原解用Vita定理来求,过程繁琐,下面用参数方程给出优解,并给出一般化垂直的充要条件:

过圆E上的任意一点P作切线l与椭圆C 交于两点A、B,O为坐标原点,则有OA⊥OB

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(3)

证明:

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(4)


设圆E上一点M(rcosθ,rsinθ),则易见直线AB:

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(5)

此即


椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(6)


椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(7)

把①代入②可得

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(8)


显然OA⊥OB

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(9)


这类模型高考常考,看以下两题:

(2011年北京卷理19)已知椭圆


椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(10)

过点(m,0)作圆x2 y2=1的切线l交椭圆G于A,B两点.

(I)求椭圆G的焦点坐标和离心率;

(II)将|AB|表示为m的函数,并求|AB|的最大值.

【探源】我们来看天津市2006年的高考压轴题:

(2006年天津卷理22)如图,以椭圆

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(11)

的中心O为圆心,分别以a和b为半径作大圆和小圆。过椭圆右焦点F(c,0)(c>b)作垂直于x轴的直线交大圆于第一象限内的点A.连结OA交小圆于点B.设直线BF是小圆的切线.

(1)证明c2=ab,并求直线BF与轴的交点M的坐标;

(2)设直线BF交椭圆于P、Q两点,证明

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(12)


可以看出: 2011北京卷理19是2006年天津卷理22的引伸和变形.只要删除2006年天津卷理22中的大圆,并设过B点的切线与轴交于即是2011北京卷理19的题型.

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(13)


类似的题比比皆是:

1.已知椭圆C:

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(14)

(a>1) 的右焦点为F(c,0)(c>1) ,点P 在圆O:x2 y2=1 上任意一点(点P 第一象限内),过点P 作圆O 的切线交椭圆C 于两点Q 、R .


(1)证明:|PQ| |FQ|=a ;


(2)若椭圆离心率为 ,求线段QR 长度的最大值.


椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(15)

解:

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(16)

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(17)


2.已知椭圆


椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(18)

(a>b>0)经过点M(1,3/2),其离心率为1/2.


(Ⅰ)求椭圆C的方程;


(Ⅱ)设直线l:y=kx m(|k|≤1/2)与椭圆C相交于A、B两点,以线段OA,OB为邻边作平行四边形OAPB,其中顶点P在椭圆C上,O为坐标原点.求|OP|的取值范围.


椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(19)

椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(20)


点评:本题主要考查了直线与圆锥曲线的综合问题、椭圆的标准方程问题.当研究椭圆和直线的关系的问题时,常可利用联立方程,进而利用韦达定理来解决.


参考本文给出的方法,你能对上述标答的方法进行优化吗?

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椭圆和圆的切线方程怎么求(一道椭圆内圆的切线问题的简证)(21)

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