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2013年山东省夏季高考数学理科第22题(见下题)的得分很低,特别是第二和第三问基本不得分,主要是因为第二问考查角平分线的性质,几何味很浓,学生对角平分线的性质不熟悉不会转化,结果联立消元韦达定理用不上;第三问通过联立消元判别式等于零,计算量巨大,学生的计算能力达不到,时间又紧张,很难得分,但是也有部分学生本题得满分,原因何在?主要是这些学生做(Ⅱ)(Ⅲ)时优化了思维,采用了更简单的解法。
已知椭圆C:的左、右焦点分别是 、 ,离心率为 ,过 且垂直于x轴的直线被椭圆C截得的线段长为1。(Ⅰ)求椭圆C的方程;(Ⅱ)点 是椭圆C上除长轴端点外的任一点,连接 , ,设 的角平分线 交C的长轴于点 ,求 的取值范围;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,过点 作斜率为 的直线 ,使 与椭圆C有且只有一个公共点,设直线 , 的斜率分别为 、 。若 ,试证明 为定值,并求出这个定值。
解析(Ⅰ)由题意得 解得 所以椭圆C的标准方程为
(Ⅱ)【解法一】应用三角形内角角平分线性质定理与合分比定理建立函数关系式
因为 为 的角平分线,所以 = ,所以 ,
所以 = ,因为 ,所以 .
【解法二】利用橢圆的切线斜率和内外角平分线互相垂直
设 由隐函数定理,在 两边对 求导可得 即 ,
,所以椭圆C在点 处的切线斜率
引理1: 的外角平分线即为椭圆C在点 处的切线
证明:如图,设 的外角平分线为 ,假设 不是椭圆C在
点 处的切线,则 与椭圆C相交,设 为 与椭圆C的
另一交点,作 关于 的对称点 ,则 矛盾。故 与椭圆C有且仅有一个交点 ,即 为椭圆C的切线.故 的外角平分线 为椭圆C在点 处的切线。
引理2:三角形的内外角平分线互相垂直
证明:如图,已知 中, 的角平分线为 ,
的外角平分线为BF,
则
所以 即内外角平分线互相垂直.证毕.
由引理1,2可知, .所以直线 ,令 并注意到
可得 即 因为 所以 .
(Ⅲ)设 由隐函数定理,在 两边对 求导可得 即 , ,所以椭圆C在点 处的切线斜率
所以为定值,定值为 .
教学建议:在平时的数学课堂教学中,一方面我们不仅要让学生知道解决一类题目的通法,更要在此基础上从同角度不同方法上一题多解,找出最佳解法,优化思维,发展学生的发散思维,培养思维的灵活性和深刻性;另一方面,对于课本中的例题包括课后题的重要结论,教师一定要给予充分的重视并引导学生重视,如三角形的内角平分线性质定理在人教B版必修5《正弦定理》一节中是以例题的形式出现的,而三角形的外角平分线性质定理则是在课后题中以习题形式出现的,如果学生对此性质定理没有掌握的话,本题的第二问基本上不得分;再比如引理1即椭圆的光学性质是在人教B版选修2-1第75页上以数学文化《阅读与欣赏》的形式出现的。
已知椭圆C:的左、右焦点分别是 、 ,离心率为 ,过 且垂直于x轴的直线被椭圆C截得的线段长为1。(Ⅰ)求椭圆C的方程;(Ⅱ)点 是椭圆C上除长轴端点外的任一点,连接 , ,设 的角平分线 交C的长轴于点 ,求 的取值范围;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,过点 作斜率为 的直线 ,使 与椭圆C有且只有一个公共点,设直线 , 的斜率分别为 、 。若 ,试证明 为定值,并求出这个定值。
解析(Ⅰ)由题意得 解得 所以椭圆C的标准方程为
(Ⅱ)【解法一】应用三角形内角角平分线性质定理与合分比定理建立函数关系式
因为 为 的角平分线,所以 = ,所以 ,
所以 = ,因为 ,所以 .
【解法二】利用橢圆的切线斜率和内外角平分线互相垂直
设 由隐函数定理,在 两边对 求导可得 即 ,
,所以椭圆C在点 处的切线斜率
引理1: 的外角平分线即为椭圆C在点 处的切线
证明:如图,设 的外角平分线为 ,假设 不是椭圆C在
点 处的切线,则 与椭圆C相交,设 为 与椭圆C的
另一交点,作 关于 的对称点 ,则 矛盾。故 与椭圆C有且仅有一个交点 ,即 为椭圆C的切线.故 的外角平分线 为椭圆C在点 处的切线。
引理2:三角形的内外角平分线互相垂直
证明:如图,已知 中, 的角平分线为 ,
的外角平分线为BF,
则
所以 即内外角平分线互相垂直.证毕.
由引理1,2可知, .所以直线 ,令 并注意到
可得 即 因为 所以 .
(Ⅲ)设 由隐函数定理,在 两边对 求导可得 即 , ,所以椭圆C在点 处的切线斜率
所以为定值,定值为 .
教学建议:在平时的数学课堂教学中,一方面我们不仅要让学生知道解决一类题目的通法,更要在此基础上从同角度不同方法上一题多解,找出最佳解法,优化思维,发展学生的发散思维,培养思维的灵活性和深刻性;另一方面,对于课本中的例题包括课后题的重要结论,教师一定要给予充分的重视并引导学生重视,如三角形的内角平分线性质定理在人教B版必修5《正弦定理》一节中是以例题的形式出现的,而三角形的外角平分线性质定理则是在课后题中以习题形式出现的,如果学生对此性质定理没有掌握的话,本题的第二问基本上不得分;再比如引理1即椭圆的光学性质是在人教B版选修2-1第75页上以数学文化《阅读与欣赏》的形式出现的。