一道題探究以原點為頂點的橢圓內三角形面積問題

2020-12-03 曹老師的高中數學課

之前給出過與拋物線有關的原點三角形面積的相關知識,即若過焦點的直線與拋物線交於A,B兩點,△OAB的面積只與直線與對稱軸夾角有關,具體的可以參考連結:

與拋物線焦點弦有關的常用結論

這個結論只適用於焦點弦,類似的在橢圓中有沒有相關的結論,以下面一道題目為例,探究橢圓中原點三角形的若干性質,題目如下:

解題過程很簡單,求弦長求原點到直線的距離即可,由於不是小題,判別式以及弦長可以用結論直接寫出,相關連結可參考:思維訓練17.圓錐曲線相對簡化計算中常用的計算結論

注意到題目中給出的斜率乘積恰好能看成-b/a,求得的答案為1可看成與a,b有關的值,這裡可能是b,也可能是a/2,也可能是ab/2,下面從一般性來看此時的面積等於多少。

若從原點出發的兩條直線斜率乘積為-b/a,可得到m與a,b,k的對應關係,利用常規面積公式可得出以原點為頂點的三角形面積為定值ab/2

若條件相同,去掉斜率乘積,此時得到的面積不再是定值,但存在最大值,最大值也為ab/2,即取得最大值的條件恰好為斜率乘積為-b/a,證明過程如下:

過程中用到了均值不等式,取等時的條件恰為結論一中的斜率關係,在常見的橢圓內弦長題目中,經常遇到直線與橢圓交於P,Q兩點,且OP⊥OQ,那麼在這個特殊條件下能得到面積的最大值和最小值,最大值依舊滿足結論二中的條件,求最小值時當然也可以利用結論二中帶入的方法,但此時計算過於複雜,OP,OQ可看作極徑且P,Q之間存在對應的角度關係,因此可使用極坐標方程來解,過程如下:

以上三個結論對應以原點為頂點,連接直線與橢圓兩個交點所形成的三角形面積的相關結論,這種題目在上次推送的練習題中有類似的題目,如下:

近期整理了不少有價值的題目,後續也會陸續給出,近期有人問了一個問題,即怎麼看待導數大題中的上帝視角解法,之所以出現上帝視角,一方面是出題人和解題人的信息不對稱,另一方面也說明了題目出的並不是太好,但也側面反映了此類問題的一些特徵,即我們做題人在解題之前能否看出題目存在上帝視角?近期會整理對應的專題。

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