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文档简介
高中数学高三一轮复习椭圆教学设计一、教学内容分析(一)【核心概念】课标要求与教材定位 椭圆是高中数学平面解析几何的核心内容,是圆锥曲线学习的开端,也是坐标法思想应用的典范。根据《普通高中数学课程标准(2017年版2020年修订)》的要求,学生需经历从具体情境中抽象出椭圆模型的过程,掌握椭圆的定义、标准方程及简单几何性质,并能运用这些知识解决与椭圆相关的位置关系及简单实际问题。本节课是北师大版高中数学一轮复习“主题3第8章第5节椭圆”的内容,其地位在于:一方面,它是对必修课程中解析几何思想的深化与拓展;另一方面,它为后续学习双曲线、抛物线提供了研究范式和方法基础。(二)【知识网络】教学内容的核心地位与作用 本节课的教学内容聚焦于椭圆的核心概念、标准方程及其基本量的内在联系。具体包括: 1.椭圆的定义(包括第一定义和统一定义,本阶段重点复习第一定义及其在解题中的应用)。 2.椭圆的标准方程的两种形式(焦点在x轴、焦点在y轴)及其推导过程所蕴含的坐标法思想。 3.椭圆的基本几何性质:范围、对称性、顶点、长轴、短轴、焦距以及离心率。 4.a,b,c三个基本量的几何意义和数量关系(a2=b2+c2a^2=b^2+c^2a2=b2+c2),以及它们与椭圆扁平程度(离心率e)的关联。 5.直线与椭圆的位置关系及其判定方法,为后续综合问题埋下伏笔。二、学情与目标分析(一)【重要】学情分析:已知与未知的衔接 学生已在高二阶段完成了椭圆的新课学习,对椭圆的基础知识有初步印象。进入高三一轮复习,他们面临的主要挑战和已有基础如下: 1.知识基础:学生已掌握椭圆的定义、标准方程和基本几何性质,但部分学生对a,b,c的几何意义理解不够深刻,容易混淆;对离心率反映椭圆形状的实质缺乏本质理解;对于用坐标法解决几何问题的思想已有初步体会,但熟练度和规范性有待提高。 2.能力基础:学生具备一定的代数变形能力和数形结合意识,但在面对复杂情境时,往往不能主动、恰当地运用坐标法思想,运算求解能力和逻辑推理能力仍需系统强化。 3.心理特征:高三学生目标明确,意志力增强,但面对一轮复习中知识点的整合与提升,可能存在畏难情绪。因此,教学设计需注重知识的系统化、网络化构建,通过典型例题的深入剖析,帮助学生克服难点,建立信心。(二)【教学目标】核心素养导向下的多维目标设定 根据上述分析,结合数学学科核心素养,确立本节课的教学目标如下: 1.知识与技能: (1)【基础】准确理解并掌握椭圆的定义、标准方程及其推导过程,能根据条件熟练求解椭圆的标准方程。 (2)【重要】熟练掌握椭圆的范围、对称性、顶点、离心率等简单几何性质,并能灵活运用这些性质解决相关问题。 (3)理解a,b,c的几何意义及其内在联系(a2=b2+c2a^2=b^2+c^2a2=b2+c2),能利用它们进行基本量的计算和判断。 2.过程与方法: (1)通过复习椭圆定义的生成过程,进一步体会数形结合、等价转化的数学思想。 (2)通过对椭圆标准方程的推导回顾,强化坐标法在解析几何中的应用,提升运算求解能力。 (3)通过探究离心率与椭圆扁平程度的关系,感悟用代数形式刻画几何特征的精髓,提升直观想象与逻辑推理素养。 3.情感、态度与价值观: (1)在知识网络的构建中,体会数学知识的系统性与内在统一性,培养严谨求实的科学态度。 (2)通过对椭圆美感的欣赏(对称性、简洁的方程),激发学习数学的兴趣和探索精神。(三)【难点】教学重、难点定位 1.教学重点:椭圆的定义、标准方程及其简单几何性质的理解与应用。 2.教学难点:灵活运用椭圆的定义和性质解决与焦点三角形、离心率相关的综合问题,特别是建立代数方程与几何特征之间的关联。三、教学策略与方法(一)【核心理念】“以生为本,问题驱动”的教学策略 本节课贯彻“学生为主体,教师为主导”的新课程理念。采用“问题驱动”和“变式探究”的教学模式。通过精心设计的问题链,引导学生主动回顾、积极思考、合作交流。教师的作用在于适时点拨、总结提炼、深化拓展,帮助学生将零散的知识点串联成线、编织成网。(二)教学方法 1.启发式讲授法:用于核心概念(如定义、方程、离心率)的精准辨析与深化理解。 2.讲练结合法:通过典型例题的示范讲解与学生的即时练习,巩固基础知识,提升解题技能。 3.变式探究法:围绕核心考点,设置变式问题,引导学生在变化中抓不变,在联系中促迁移,培养思维的深刻性和灵活性。 4.数形结合法:贯穿始终,引导学生借助图形理解代数表达,运用代数运算解决几何问题。四、教学实施过程(核心环节,详细展开)(一)【基础】知识梳理,温故知新(约10分钟) 1.问题驱动,唤醒记忆: 教师首先展示一个生活中的椭圆实例(如行星运行轨道、油罐车横截面等),并提出问题链: (1)【基础】“请同学们回顾,椭圆的第一定义是什么?用数学语言如何表述?” (2)“在平面内,到两个定点的距离之和等于常数(大于两定点间距离)的点的轨迹叫椭圆。这里的‘常数’和‘距离’如何用代数符号表示?” 学生思考并回答,教师引导提炼出关键词:“平面内”、“两个定点(焦点)”、“距离之和”、“常数(2a2a2a)”、“2a>∣F1F2∣2a>|F_1F_2|2a>∣F1F2∣”。 (3)“有了定义,我们如何将这种几何关系转化为代数方程?” 引导学生回忆起“建系设点列式化简”的坐标法步骤。以焦点在x轴为例,建立适当坐标系,设P(x,y)P(x,y)P(x,y)为椭圆上任意一点,焦点F1(−c,0)F_1(c,0)F1(−c,0),F2(c,0)F_2(c,0)F2(c,0),根据定义列出方程∣PF1∣+∣PF2∣=2a|PF_1|+|PF_2|=2a∣PF1∣+∣PF2∣=2a。 2.方程推导,重温坐标法: 教师带领学生简要回顾方程的化简过程(两次平方法),重点关注化简的关键步骤和令b2=a2−c2b^2=a^2c^2b2=a2−c2的合理性(使方程形式简洁,且b具有明显的几何意义)。 最终得出焦点在x轴上的标准方程: x2a2+y2b2=1(a>b>0)\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1\quad(a>b>0)a2x2+b2y2=1(a>b>0) 类比提问:“如果焦点在y轴上,标准方程又是什么?” 引导学生得出: y2a2+x2b2=1(a>b>0)\frac{y^2}{a^2}+\frac{x^2}{b^2}=1\quad(a>b>0)a2y2+b2x2=1(a>b>0) 3.几何性质,数形互译: 教师展示一个标准椭圆的图形(焦点在x轴),引导学生从方程和图形两个角度观察、归纳其几何性质: (1)范围:由方程可得x2a2≤1\frac{x^2}{a^2}\le1a2x2≤1且y2b2≤1\frac{y^2}{b^2}\le1b2y2≤1,即−a≤x≤aa\lex\lea−a≤x≤a,−b≤y≤bb\ley\leb−b≤y≤b。图形直观体现为椭圆位于直线x=±ax=\pmax=±a和y=±by=\pmby=±b所围成的矩形内。 (2)对称性:以−xx−x代xxx,方程不变,说明图形关于y轴对称;以−yy−y代yyy,方程不变,说明图形关于x轴对称;同时以−xx−x、−yy−y代xxx、yyy,方程不变,说明图形关于原点中心对称。坐标轴是椭圆的对称轴,原点是椭圆的对称中心(即中心)。 (3)顶点:曲线与对称轴的交点称为顶点。令y=0y=0y=0,得x=±ax=\pmax=±a,对应顶点A1(−a,0)A_1(a,0)A1(−a,0)、A2(a,0)A_2(a,0)A2(a,0);令x=0x=0x=0,得y=±by=\pmby=±b,对应顶点B1(0,−b)B_1(0,b)B1(0,−b)、B2(0,b)B_2(0,b)B2(0,b)。同时指出长轴A1A2A_1A_2A1A2长为2a2a2a,短轴B1B2B_1B_2B1B2长为2b2b2b。 (4)离心率:定义e=cae=\frac{c}{a}e=ac。教师提问:“e的大小反映了椭圆的什么几何特征?”引导学生观察,当e越接近0时,ccc越接近0,由a2=b2+c2a^2=b^2+c^2a2=b2+c2知bbb越接近aaa,椭圆越圆;当e越接近1时,ccc越接近aaa,bbb越接近0,椭圆越扁。强调离心率是刻画椭圆扁平程度的重要量。 【重要】此时,教师需在黑板上板书出核心关系图:定义→坐标法\xrightarrow{坐标法}坐标法<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73263..63..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">标准方程→代数研究\xrightarrow{代数研究}代数研究<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">几何性质→相互印证\xrightarrow{相互印证}相互印证<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">深化定义,形成一个完整的知识闭环。(二)【高频考点】典例精析,深化理解(约25分钟) 本环节通过精选例题,对核心考点进行多层次、多角度的剖析。 【高频考点1】椭圆定义与标准方程的求解 例1:【基础】求适合下列条件的椭圆的标准方程: (1)两个焦点的坐标分别是(−4,0)(4,0)(−4,0),(4,0)(4,0)(4,0),椭圆上一点P到两焦点距离之和为10。 (2)两个焦点的坐标分别是(0,−2)(0,2)(0,−2),(0,2)(0,2)(0,2),并且椭圆经过点(−32,52)(\frac{3}{2},\frac{5}{2})(−23,25)。 (3)长轴长是短轴长的2倍,且经过点(2,−6)(2,6)(2,−6)。 分析: (1)【基础】学生快速判断焦点在x轴,由已知c=4c=4c=4,2a=10⇒a=52a=10\Rightarrowa=52a=10⇒a=5,则b2=a2−c2=25−16=9b^2=a^2c^2=2516=9b2=a2−c2=25−16=9,得方程为x225+y29=1\frac{x^2}{25}+\frac{y^2}{9}=125x2+9y2=1。 (2)【重要】判断焦点在y轴,设方程为y2a2+x2b2=1\frac{y^2}{a^2}+\frac{x^2}{b^2}=1a2y2+b2x2=1(a>b>0a>b>0a>b>0)。由焦点坐标知c=2c=2c=2,有a2−b2=4a^2b^2=4a2−b2=4①。又椭圆过点(−32,52)(\frac{3}{2},\frac{5}{2})(−23,25),代入方程得(52)2a2+(−32)2b2=1\frac{(\frac{5}{2})^2}{a^2}+\frac{(\frac{3}{2})^2}{b^2}=1a2(25)2+b2(−23)2=1,即254a2+94b2=1\frac{25}{4a^2}+\frac{9}{4b^2}=14a225+4b29=1②。联立①②解方程组求a2,b2a^2,b^2a2,b2。教师需引导学生规范解方程组的过程(可令m=a2,n=b2m=a^2,n=b^2m=a2,n=b2),得a2=10,b2=6a^2=10,b^2=6a2=10,b2=6。强调“代入验证”的步骤。 (3)【难点】条件“长轴长是短轴长的2倍”并未指明焦点位置,需分类讨论。设标准方程。 情形一:焦点在x轴,设x2a2+y2b2=1\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1a2x2+b2y2=1,则2a=2×2b⇒a=2b2a=2\times2b\Rightarrowa=2b2a=2×2b⇒a=2b。 情形二:焦点在y轴,设y2a2+x2b2=1\frac{y^2}{a^2}+\frac{x^2}{b^2}=1a2y2+b2x2=1,则a=2ba=2ba=2b。 分别将点(2,−6)(2,6)(2,−6)代入两种情形下的方程,求出a2,b2a^2,b^2a2,b2的值,并检验是否满足a>b>0a>b>0a>b>0。最终得出两解:x237+y2374=1\frac{x^2}{37}+\frac{y^2}{\frac{37}{4}}=137x2+437y2=1和y2148+x237=1\frac{y^2}{148}+\frac{x^2}{37}=1148y2+37x2=1。此题旨在训练学生思维的严密性,注意焦点位置不明时的分类讨论。 【教学意图】例1覆盖了直接法、待定系数法和分类讨论法求解椭圆方程的基本题型,巩固了a,b,c的关系,是解决所有椭圆问题的基础。 【高频考点2】椭圆的几何性质及其应用 例2:【重要】已知椭圆x225+y29=1\frac{x^2}{25}+\frac{y^2}{9}=125x2+9y2=1的左、右焦点分别为F1,F2F_1,F_2F1,F2,点P在椭圆上。 (1)若∣PF1∣=2|PF_1|=2∣PF1∣=2,求∣PF2∣|PF_2|∣PF2∣及△PF1F2\trianglePF_1F_2△PF1F2的面积。 (2)若∠F1PF2=60∘\angleF_1PF_2=60^\circ∠F1PF2=60∘,求△PF1F2\trianglePF_1F_2△PF1F2的面积。 分析: (1)【基础】由椭圆定义知∣PF1∣+∣PF2∣=2a=10|PF_1|+|PF_2|=2a=10∣PF1∣+∣PF2∣=2a=10,∴∣PF2∣=8\therefore|PF_2|=8∴∣PF2∣=8。又c2=a2−b2=25−9=16c^2=a^2b^2=259=16c2=a2−b2=25−9=16,∴∣F1F2∣=2c=8\therefore|F_1F_2|=2c=8∴∣F1F2∣=2c=8。在△PF1F2\trianglePF_1F_2△PF1F2中,三边为2,8,8,为等腰三角形。可先求底边上的高,或用海伦公式,或由余弦定理先求一个角再求面积。教师引导学生用最简洁的方法:取PF2PF_2PF2中点D,连接F1DF_1DF1D,则F1D⊥PF2F_1D\perpPF_2F1D⊥PF2,且∣F1D∣=∣F1P∣2−(∣PF2∣/2)2=22−42|F_1D|=\sqrt{|F_1P|^2(|PF_2|/2)^2}=\sqrt{2^24^2}∣F1D∣=∣F1P∣2−(∣PF2∣/2)2<pathd="M263,681c0.7,0,18,39.7,52,119c34,79.3,68.167,158.7,102.5,238c34.3,79.3,51.8,119.3,52.5,120c340,704.7,510.7,1060.3,512,1067l00c4.7,7.3,11,11,19,11H40000v40H1012.3s271.3,567,271.3,567c38.7,80.7,84,175,136,283c52,108,89.167,185.3,111.5,232c22.3,46.7,33.8,70.3,34.5,71c4.7,4.7,12.3,7,23,7s12,1,12,1s109,253,109,253c72.7,168,109.3,252,110,252c10.7,8,22,16.7,34,26c22,17.3,33.3,26,34,26s26,26,26,26s76,59,76,59s76,60,76,60zMHv40hz">=22−42<pathd="M95,702c2.7,0,7.17,2.7,13.5,8c5.8,5.3,9.5,10,9.5,14c0,2,0.3,3.3,1,4c1.3,2.7,23.83,20.7,67.5,54c44.2,33.3,65.8,50.3,66.5,51c1.3,1.3,3,2,5,2c4.7,0,8.7,3.3,12,10s173,378,173,378c0.7,0,35.3,71,104,213c68.7,142,137.5,285,206.5,429c69,144,104.5,217.7,106.5,221l00c5.3,9.3,12,14,20,14Hv40H845.2724s225.272,467,225.272,467s235,486,235,486c2.7,4.7,9,7,19,7c6,0,10,1,12,3s194,422,194,422s65,47,65,47zM83480Hv40hz">发现此法不成立,因22<422^2<4^222<42,不能构成直角三角形。故回到余弦定理求∠F1PF2\angleF_1PF_2∠F1PF2或∠PF1F2\anglePF_1F_2∠PF1F2。引导学生发现PF2PF_2PF2是底边,PF1PF_1PF1和F1F2F_1F_2F1F2是腰,用等腰三角形性质求解更优。计算cos∠PF1F2=∣PF1∣2+∣F1F2∣2−∣PF2∣22∣PF1∣∣F1F2∣=4+64−642×2×8=432=18\cos\anglePF_1F_2=\frac{|PF_1|^2+|F_1F_2|^2|PF_2|^2}{2|PF_1||F_1F_2|}=\frac{4+6464}{2\times2\times8}=\frac{4}{32}=\frac{1}{8}cos∠PF1F2=2∣PF1∣∣F1F2∣∣PF1∣2+∣F1F2∣2−∣PF2∣2=2×2×84+64−64=324=81,则sin∠PF1F2=378\sin\anglePF_1F_2=\frac{3\sqrt{7}}{8}sin∠PF1F2=837<pathd="M95,702c2.7,0,7.17,2.7,13.5,8c5.8,5.3,9.5,10,9.5,14c0,2,0.3,3.3,1,4c1.3,2.7,23.83,20.7,67.5,54c44.2,33.3,65.8,50.3,66.5,51c1.3,1.3,3,2,5,2c4.7,0,8.7,3.3,12,10s173,378,173,378c0.7,0,35.3,71,104,213c68.7,142,137.5,285,206.5,429c69,144,104.5,217.7,106.5,221l00c5.3,9.3,12,14,20,14Hv40H845.2724s225.272,467,225.272,467s235,486,235,486c2.7,4.7,9,7,19,7c6,0,10,1,12,3s194,422,194,422s65,47,65,47zM83480Hv40hz">,面积S=12∣PF1∣∣F1F2∣sin∠PF1F2=12×2×8×378=37S=\frac{1}{2}|PF_1||F_1F_2|\sin\anglePF_1F_2=\frac{1}{2}\times2\times8\times\frac{3\sqrt{7}}{8}=3\sqrt{7}S=21∣PF1∣∣F1F2∣sin∠PF1F2=21×2×8×837<pathd="M95,702c2.7,0,7.17,2.7,13.5,8c5.8,5.3,9.5,10,9.5,14c0,2,0.3,3.3,1,4c1.3,2.7,23.83,20.7,67.5,54c44.2,33.3,65.8,50.3,66.5,51c1.3,1.3,3,2,5,2c4.7,0,8.7,3.3,12,10s173,378,173,378c0.7,0,35.3,71,104,213c68.7,142,137.5,285,206.5,429c69,144,104.5,217.7,106.5,221l00c5.3,9.3,12,14,20,14Hv40H845.2724s225.272,467,225.272,467s235,486,235,486c2.7,4.7,9,7,19,7c6,0,10,1,12,3s194,422,194,422s65,47,65,47zM83480Hv40hz">=37<pathd="M95,702c2.7,0,7.17,2.7,13.5,8c5.8,5.3,9.5,10,9.5,14c0,2,0.3,3.3,1,4c1.3,2.7,23.83,20.7,67.5,54c44.2,33.3,65.8,50.3,66.5,51c1.3,1.3,3,2,5,2c4.7,0,8.7,3.3,12,10s173,378,173,378c0.7,0,35.3,71,104,213c68.7,142,137.5,285,206.5,429c69,144,104.5,217.7,106.5,221l00c5.3,9.3,12,14,20,14Hv40H845.2724s225.272,467,225.272,467s235,486,235,486c2.7,4.7,9,7,19,7c6,0,10,1,12,3s194,422,194,422s65,47,65,47zM83480Hv40hz">。 (2)【热点】焦点三角形问题。设∣PF1∣=m,∣PF2∣=n|PF_1|=m,|PF_2|=n∣PF1∣=m,∣PF2∣=n。由定义:m+n=10m+n=10m+n=10①。由余弦定理:∣F1F2∣2=m2+n2−2mncos60∘|F_1F_2|^2=m^2+n^22mn\cos60^\circ∣F1F2∣2=m2+n2−2mncos60∘,即64=m2+n2−mn64=m^2+n^2mn64=m2+n2−mn②。将①式平方得m2+n2+2mn=100m^2+n^2+2mn=100m2+n2+2mn=100③。联立②③,可解得mn=12mn=12mn=12。于是S△PF1F2=12mnsin60∘=12×12×32=33S_{\trianglePF_1F_2}=\frac{1}{2}mn\sin60^\circ=\frac{1}{2}\times12\times\frac{\sqrt{3}}{2}=3\sqrt{3}S△PF1F2=21mnsin60∘=21×12×23<pathd="M95,702c2.7,0,7.17,2.7,13.5,8c5.8,5.3,9.5,10,9.5,14c0,2,0.3,3.3,1,4c1.3,2.7,23.83,20.7,67.5,54c44.2,33.3,65.8,50.3,66.5,51c1.3,1.3,3,2,5,2c4.7,0,8.7,3.3,12,10s173,378,173,378c0.7,0,35.3,71,104,213c68.7,142,137.5,285,206.5,429c69,144,104.5,217.7,106.5,221l00c5.3,9.3,12,14,20,14Hv40H845.2724s225.272,467,225.272,467s235,486,235,486c2.7,4.7,9,7,19,7c6,0,10,1,12,3s194,422,194,422s65,47,65,47zM83480Hv40hz">=33<pathd="M95,702c2.7,0,7.17,2.7,13.5,8c5.8,5.3,9.5,10,9.5,14c0,2,0.3,3.3,1,4c1.3,2.7,23.83,20.7,67.5,54c44.2,33.3,65.8,50.3,66.5,51c1.3,1.3,3,2,5,2c4.7,0,8.7,3.3,12,10s173,378,173,378c0.7,0,35.3,71,104,213c68.7,142,137.5,285,206.5,429c69,144,104.5,217.7,106.5,221l00c5.3,9.3,12,14,20,14Hv40H845.2724s225.272,467,225.272,467s235,486,235,486c2.7,4.7,9,7,19,7c6,0,10,1,12,3s194,422,194,422s65,47,65,47zM83480Hv40hz">。 【变式与拓展】若将条件改为“∠F1PF2=90∘\angleF_1PF_2=90^\circ∠F1PF2=90∘”,则面积如何?引导学生发现此时m2+n2=64m^2+n^2=64m2+n2=64,结合m+n=10m+n=10m+n=10可求得mn=18mn=18mn=18,面积S=9S=9S=9。 【教学意图】例2以焦点三角形为载体,深入考查椭圆的定义、余弦定理、三角形面积公式等知识的综合运用,体现了数形结合思想和方程思想。其中(2)问的解法(整体代换求mnmnmn)是处理此类问题的典型技巧,应重点强调。 【高频考点3】离心率的求值或范围问题 例3:【难点】设椭圆x2a2+y2b2=1\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1a2x2+b2y2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2F_1,F_2F1,F2,点P是椭圆上异于长轴端点的任意一点,若△PF1F2\trianglePF_1F_2△PF1F2的内心为I,且满足PI→=λIF1→+μIF2→\overrightarrow{PI}=\lambda\overrightarrow{IF_1}+\mu\overrightarrow{IF_2}PI<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">=λIF1<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">+μIF2<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">,其中λ,μ\lambda,\muλ,μ为非零实数,求离心率e的取值范围。 分析:此题综合性较强,需引导学生逐步分析。 第一步:理解条件转化。内心I是内切圆圆心,到三边距离相等。向量关系PI→=λIF1→+μIF2→\overrightarrow{PI}=\lambda\overrightarrow{IF_1}+\mu\overrightarrow{IF_2}PI<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">=λIF1<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">+μIF2<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">暗示了点I与P,F1,F2的某种线性关系,但直接处理较困难。需联想到内切圆的性质和面积法。 第二步:寻找等量关系。设△PF1F2\trianglePF_1F_2△PF1F2的内切圆半径为r,三边长为∣PF1∣=m|PF_1|=m∣PF1∣=m,∣PF2∣=n|PF_2|=n∣PF2∣=n,∣F1F2∣=2c|F_1F_2|=2c∣F1F2∣=2c,周长为m+n+2c=2a+2cm+n+2c=2a+2cm+n+2c=2a+2c。三角形面积S可表示为S=12r(m+n+2c)=12r(2a+2c)=r(a+c)S=\frac{1}{2}r(m+n+2c)=\frac{1}{2}r(2a+2c)=r(a+c)S=21r(m+n+2c)=21r(2a+2c)=r(a+c)。 另一方面,S也可用坐标法表示,设P(x0,y0)P(x_0,y_0)P(x0,y0),则S=12∣F1F2∣⋅∣y0∣=c∣y0∣S=\frac{1}{2}|F_1F_2|\cdot|y_0|=c|y_0|S=21∣F1F2∣⋅∣y0∣=c∣y0∣。 第三步:建立联系与转化。由c∣y0∣=r(a+c)c|y_0|=r(a+c)c∣y0∣=r(a+c)得r∣y0∣=ca+c\frac{r}{|y_0|}=\frac{c}{a+c}∣y0∣r=a+cc。由于I在△PF1F2\trianglePF_1F_2△PF1F2内部,几何上可得到某种范围。但直接处理向量条件,可以考虑内心I的坐标公式(用三边坐标表示),但较为复杂。 【另辟蹊径】回顾内心性质:内心I将△PF1F2\trianglePF_1F_2△PF1F2分成三个小三角形,它们的面积之和等于大三角形面积。S△IF1F2:S△IPF2:S△IPF1=∣F1F2∣:∣PF2∣:∣PF1∣=2c:n:mS_{\triangleIF_1F_2}:S_{\triangleIPF_2}:S_{\triangleIPF_1}=|F_1F_2|:|PF_2|:|PF_1|=2c:n:mS△IF1F2:S△IPF2:S△IPF1=∣F1F2∣:∣PF2∣:∣PF1∣=2c:n:m。而题目中PI→=λIF1→+μIF2→\overrightarrow{PI}=\lambda\overrightarrow{IF_1}+\mu\overrightarrow{IF_2}PI<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">=λIF1<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">+μIF2<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">等价于以I为起点,向量PI→\overrightarrow{PI}PI<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">可以用IF1→\overrightarrow{IF_1}IF1<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">和IF2→\overrightarrow{IF_2}IF2<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">线性表示,这意味着P,I,F1,F2四点共面(自然成立),且系数λ,μ\lambda,\muλ,μ与P相对于边F1F2的位置有关。一个常见的结论是,在三角形中,对于内心I,有PI→=∣PF2∣周长PF1→+∣PF1∣周长PF2→\overrightarrow{PI}=\frac{|PF_2|}{周长}\overrightarrow{PF_1}+\frac{|PF_1|}{周长}\overrightarrow{PF_2}PI<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">=周长∣PF2∣PF1<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">+周长∣PF1∣PF2<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">?或类似的加权形式。更直接地,可以利用坐标法。但考虑到高三一轮复习的层次,此题可作如下简化处理:引导学生从特例入手,寻找离心率的边界。 教师引导:“非零实数λ,μ\lambda,\muλ,μ的存在性意味着什么?能否从极端位置考虑?”考虑P从短轴端点向长轴端点移动时,内心的位置变化。当P在短轴端点(0,b)时,三角形为等腰三角形,内心I在y轴上,此时PI→\overrightarrow{PI}PI<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">与IF1→+IF2→\overrightarrow{IF_1}+\overrightarrow{IF_2}IF1<pathd="M0241v40hc47.335.3847811012816.73227.763..3.22.7.54.31.3.52.3.5307.36.71120.2.815.52.52.31.74.25.55.511.5213.35.727114114.744.73984..5s73.760..5c6295.7911s39911c45.315.38540..5s58.374..5c4.7148.327..36.73.210.85.512.52.31.77.52.515.52..7211102210..783.367151.zm00v40hv40z">+IF2<pathd="M0241v
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