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问题需要由“木”到“林”的思考过程

 

问题:若点 为椭圆 上的一个动点,弦 分别过焦点 .当 垂直于 轴时,恰好有 .
(I)求该椭圆的离心率;
(II)设 , ,试判断 是否为定值?若是,则求出该定值;若不是,请说明理由.
解:(I)当 C垂直于x轴时,               .
由椭圆的定义,有 ,从而  , .
在Rt△中,注意到  ,便得 =.  
(II)由 =,得  ,
于是,椭圆的焦点坐标是 椭圆方程为 ,
化简有   .
设 , .
(i)若直线 的斜率存在,则直线 方程为 ,代入椭圆方程有
由韦达定理,得 ,所以 .   于是 .同理可得 ,
故 =.                             
(ii)若直线 轴, , , ,这时有 =6.
综上可知: 是定值6.         
经过对此题的思考和揣摩,笔者得到一个一般性的结论,此题正好也一道竞赛题:
结论1:设P为椭圆 上任意一点, 为椭圆的左右焦点,直线 与椭圆的另一个交点分别为M,N,求证:
 
从上面的结论受到启发,能否类比到双曲线吗?答案是肯定
结论2:设P为双曲线 上任意一点, 为双曲线的左右焦点,直线 与双曲线的另一个交点分别为M,N,求证:
解:设直线 倾斜角为 ,左焦点 到左准线的距离为 ,右焦点 到右准线的距离为 ,由双曲线的第二定义知:    
当点P位于右支上时
由图可知: ; 
解得:     
所以
当点P位于左支上时
由图可知: ; 
解得:     
所以
 笔者经过研究、思考将问题可以作如下变式,其结论仍然成立
变式1:已知椭圆 , 为椭圆的焦点,过焦点 的直线 与椭圆交于M,N两点且交 轴于P点,求证:
证:不妨设 点为左焦点,即 ,设直线 的方程为
联立方程 得
设  则
同理: 点为右焦点时,此结论也成立。
如果把变式1中椭圆换成双曲线,便有变式2
变式2:已知双曲线 , 为双曲线的焦点,过焦点 的直线 与双曲线交于M,N两点且交 轴于P点,求证:
证:不妨设 点为左焦点,即 ,设直线 的方程为
联立方程 得
设  则
通过以上的思考探究过程,笔者感悟到对于任何问题要多思、多想,多问为什么,这样数学会因思考而更加精彩,犹如从“木”到“林”再到“森”的发展过程,若思必有收获!