高中数学:圆锥曲线中,焦点三角形面积 S = b² tan(∠F1 P F2/2) 怎么推来的?

高中数学:圆锥曲线中,焦点三角形面积 S = b² tan(∠F1 P F2/2) 怎么推来的?

焦点三角形是有心二次曲线(椭圆和双曲线)的重要性质,是高考的高频考点,对深刻理解圆锥曲线的定义有重要意义。焦点三角形在模考中更是层出不穷,但凡涉及到椭圆或双曲线的定义,焦点三角形是无法回避的考点。焦点三角形囊括了定义、余弦定理以及三角形的面积公式,具有综合性强,内涵丰富,思维灵活等特点,是命题者青睐的素材。

所谓焦点三角形,即是有心二次曲线上任意一点 (异于长轴的端点 )与两焦点 所构成的三角形。下面以椭圆为例进行说明,双曲线同理。如下图1, 即为椭圆的焦点三角形。

1、面积公式

设椭圆的焦点三角形 的顶角 ,则面积 。

2、推导过程

推导需要三个东西:一是椭圆的定义;二是余弦定理;三是三角形的面积公式。推导如下:

设 ,由椭圆的定义得 。

又 ,在 中,由余弦定理得

。

于是 ,故 焦点三角形的面积

。

针对上述公式,下面以一个例题来具体说明:

【例题】

设 是椭圆 的两个焦点, 是椭圆上的一点,当 的面积为1时, 的值为( )

【答案】A

【解析】

【法1】

由题意得 ,则 。

由对称性,不妨设 在第一象限,则 。

于是 的面积 ,解得 。

代入椭圆方程得 ,即 。

,选A。

【法2】

设 ,

则由椭圆的定义得 (1)。

又 ,由余弦定理得 (2)。

的面积 (3)。

联立(1)(2)(3)得 ,代入 得 或 (舍去)。

当 时, ,故 ,选A。

【法3】

由焦点三角形的面积公式得 ,解得 。

于是 ,故 ,选A。

法1,坐标法,通过坐标建立平面向量的运算,得到数量积为0。法2,解三角形,这便是焦点三角形面积的推导方法,在大题中便可如法炮制。法3,即是焦点三角形的面积公式,显然法3可以秒杀。不过值得说明的是,这个公式在解答题中不能直接使用,需要推导。而推导的过程就是法2。

那么以上的各种套路掌握得怎么样了呢?下面的变式不妨一试。

【变式】

设 为椭圆 的两个焦点, 为椭圆上一点,若 是一个直角三角形的三个顶点,且 ,求 的值。

【答案】 或

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