圆锥曲线的焦半径公式及其应用

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  圆锥曲线是高中数学的重点内容,也是高考必考的内容之一.圆锥曲线的焦半径是指连接圆锥曲线(包括椭圆、双曲线、抛物线)上一点与对应焦点的线段的长度.圆锥曲线的焦半径公式在解答圆锥曲线题中应用较为广泛.在教学中,教师应指导学生掌握圆锥曲线的焦半径公式,并将其应用于解题,以提升解题的效率.
  一、椭圆的焦半径公式
  如图,设[M(x0,y0)]是椭圆[x2a2+y2b2=1(a>b>0)]上的一点,[r1]和[r2]分别是点[M]与点[F1(-c,0)],[F2(c,0)]的距离,那么左焦半径[r1=a+ex0],右焦半径[r2=a-ex0],其中e是离心率.
  例1.[F1、F2]是椭圆[x24+y2=1],求 [|PF1||PF2|]的最大值和最小值.
  解析:设[P(x0,y0),]
  则[|PF1|=2+32x0,|PF2|=2-32x0,]
  所以[|PF1|·|PF2|=4-34x20.]
  因为P在椭圆上,所以[-2≤x0≤2],[|PF1||PF2|]最大值为4,最小值为1.
  在进行解题教学时,教师首先要引导学生明确PF1、PF2为椭圆的焦半径,然后根据椭圆的方程得出PF1、PF2的表达式,根据椭圆的范围来确定[|PF1||PF2|]的最值.椭圆的焦半径公式在解答此类问题的过程中能起到重要的作用.
  二、双曲线的焦半径公式
  已知双曲线标准方程[x2a2+y2b2=1(a>0,b>0)],[P(x,y)]为双曲线上的任意一点,且[F1]为左焦點、[F2]为右焦点,e为双曲线的离心率.教师可以引导学生由双曲线的第二定义得出:对任意x而言,总有[|PF1|=|(ex+a)|;|PF2|=|(ex-a)|].若点[P(x,y)]在右支上,有[|PF1|=ex+a] ;[|PF2|=ex-a];若点[P(x,y)]在左支上,有[|PF1|=-(ex+a)] ;[|PF2|=-(ex-a)].双曲线与椭圆的焦半径公式极其相似,在教学中,教师要引导学生对这两部分内容进行区分.
  例2.双曲线[x29-y216=1],[F1、F2],点P在双曲线上,若[PF1⊥PF2],则点P到x轴的距离为(       ).
  解析:不妨设P在双曲线的右支上,设[P(x0 ,y0)] ,
  则[|PF1|=ex0+a=3+53x0,]
  [|PF2|=ex0-a=53x0-3,]
  所以[|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2],
  即[3+53x02+53x0-32=100],解得[x20=26925],
  又因为[x29-y216=1],所以[y20=25625,]
  故点P到x轴的距离为[156].
  三、抛物线的焦半径公式
  若抛物线[y2=2px (p>0)],[P(x ,y)]为抛物线上的一点,则其焦半径公式为[|PF|=x+p2].若抛物线方程为[y2=-2px(p>0),|PF|=p2-x],若抛物线方程为[x2=2py(p>0)   ,|PF|=p2-y;]若抛物线方程为[x2=-2py][(p>0) ,|PF|=p2+y.]
  例3.过抛物线的焦点F的弦AB被F分成长为[m,n(m>n)]的两段,那么有(      ).
  A.[m+n=mn] B.[m-n=mn]
  C.[m2-n2=mn] D.[m2-n2=mn]
  解析:设[A(x1,y1),B(x2 ,y2)],
  则[m=|AF|=1+x1,n=|BF|=1+x2.]
  将[y=k(x-1)],[y2=4x], [k2x2-2(k2+2)x+k2=0  ,]
  所以[x1x2=1,]
  [则mn=(1+x1)(1+x2)=1+(x1+x2)+x1x2=2+(x1+x2)]=[m+n].故选A.
  由于椭圆、双曲线、抛物线的焦半径公式较为相似,因此在教学中,教师应引导学生将椭圆、双曲线、抛物线的焦半径公式进行对比,了解它们的区别和联系,以加深对焦半径公式的理解,这样,学生在解答相关问题时,能举一反三.
  (作者单位:甘肃省环县第四中学)
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