椭圆中焦点三角形的拓展结论

微专题：椭圆的焦点三角形初探一．学习目标：掌握椭圆的焦点三角形及常见结论. 二．概念梳理:焦点三角形主要结论：椭圆定义可知：21F PF ∆中， （1）. c F F a PF PF 2||,2||||2121==+. （2）. 焦点三角形的周长为.22c a L +=①已知F 1，F 2是椭圆12222=+by a x )0(>>b a 的左、右焦点，过F 1的直线交椭圆于A ，B 两点，△ABF 2的周长是________．②椭圆12222=+by a x )0(>>b a 的左焦点为F ，直线x ＝m 与椭圆交于点A ，B ，△F AB的周长的最大值是a 4如图所示，设椭圆右焦点为F 1，AB 与x 轴交于点H ，则|AF |＝2a －|AF 1|，△ABF 的周长为2|AF |＋2|AH |＝2(2a －|AF 1|＋|AH |)，∵△AF 1H 为直角三角形，∴|AF 1|＞|AH |，当且仅当|AF 1|＝|AH |，即F 1与H 重合时，△AFB 的周长最大，即最大周长为2(|AF |＋|AF 1|)＝4a ，（3）.21221cos 12||||PF F b PF PF ∠+=. （4）. 焦点三角形的面积为：2tan sin ||||212122121PF F b PF F PF PF S ∠=∠=. ①设1F 、2F 是椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>的左、右焦点，P 是椭圆C 上的一个动点，则当P 为短轴端点时，12F PF ∠最大.②．S ＝12|PF 1||PF 2|sin θ＝c |y 0|，当|y 0|＝b ，即点P 为短轴端点时，S 取得最大值，最大值为bc ；（5）. 假设焦点21F PF ∆的内切圆半径为r ，则r c a S )(+=.（6）.焦半径公式:设),(00y x P 是椭圆上一点，那么01||ex a PF +=，02||ex a PF -=，推导：根据两点间距离公式:2201)(||y c x PF ++=，由于)0(,1220220>>=+b a by a x 代入两点间距离公式可得)1()(||2202201ax b c x PF -++=，整理化简即可得01||ex a PF +=. 同理可证得02||ex a PF -=.①[]22222,a b x e a ∈-=②焦半径的取值范围：ca PF c a +≤≤-1.③ 特别地：过焦点且垂直于长轴的弦叫通经，其长度为a b 22，ab PF 2=(7)设),(00y x P 是椭圆上一点，那么2022221x e c b PF PF +-=⋅→→，由于],0[220a x ∈,故我们有2022221x e c b PF PF +-=⋅→→[]222,b c b -∈（8）若约定椭圆12222=+by a x )0(>>b a ，21F F 、分别为左、右焦点；顶点),(00y x P 在第一象限；γβαβα=∠>=∠=∠212112),(,PF F F PF F PF ，则对于椭圆，离心率βαβαβαγsin sin )sin(sin sin sin 22++=+===a c a c e（9）.焦点直角三角形:底角为90︒，有四个(四个全等，P 点为通径端点。

椭圆焦点三角形圆周角最大的证明已知椭圆()2222:10x y E a b a b +=>>两焦点()()12,0,,0F c F c -,同时点P 椭圆()2222:10x y E a b a b+=>>上一动点。

通常我们把以12,,P F F 为顶点的三角形称为焦点三角形（如右图）若我们记12F PF θ∠=,则θ何时最大呢？法一：不妨设12,PF m PF n ==，于是2222221212124cos 22PF PF F F m n c PF PF mnθ+-+-==⋅我们知道：当,0a b >)2a b a b +≤≤=当且仅当时取等号，故而当,0a b >时，有()22222a b a bab a b ++⎛⎫≤≤= ⎪⎝⎭当且仅当时取等号 故()222222222222424244222cos 122222m n m n m n c c c m n c mn mn mn m n θ++⎛⎫⎛⎫+⋅-⋅-⋅- ⎪ ⎪+-⎝⎭⎝⎭==≥≥+⎛⎫⋅ ⎪⎝⎭我们我们注意到2m n a +=（为定值），所以()222222224242cos 12222m n c a c c a a m n θ+⎛⎫⋅- ⎪-⎛⎫⎝⎭≥==- ⎪⎝⎭+⎛⎫⋅ ⎪⎝⎭为定值 我们注意到()1式，有二次使用不等式，但这两次取等的条件都是m n =（即点P 在短轴的端点()12,B B 处取等），故()2mincos 12c a θ⎛⎫=- ⎪⎝⎭，又()0,θπ∈，且函数cos y x =在()0,π上为减函数。

故cos θ最小时，θ恰有最大值。

故点P 在短轴的端点()12,B B 处，θ最大。

法二：我们仍然设12,PF m PF n ==，于是2m n a += 于是()()2222421a m n m n mn=+=++又据余弦定理得2221212122cos F F PF PF PF PF θ=+-即()22242cos 2c m n mn θ=+-由()()12-得出()()22421cos a c mn θ-=+，故()221cos b mn θ=+，故221cos b mn θ=+于是122222(2sin cos )1sin 22sin tan 21cos 212cos 12PF F b b S mn b θθθθθθθ∆⋅====+⎛⎫+- ⎪⎝⎭， 因为()0,θπ∈，0,22θπ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，我们易得122tan 2PF F S b θ∆=是θ的增函数。

椭圆焦点三角形的重要结论 已知椭圆)0(1:22
22>>=+b a b
y a x C ，P 为椭圆上一点，θ=∠21PF F . 结论1：21PF F ∆的周长为c a 22+
结论2：P PF F y c b PF PF S ===∆2tan sin 2122121θθ
结论3：当点P 位于短轴端点时，（1）顶角21PF F ∠最大；（2）21PF F S ∆也取得最大值bc
结论4：θ
cos 122
21+=⋅b PF PF 结论5：21PF PF ⋅的取值范围：
（1）因为22
21212a PF PF PF PF =⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+≤⋅（当且仅当a PF PF ==21，即点P 位于短轴端点时等号成立.）所以21PF PF ⋅的最大值为2a . （2）因为22
21cos 12b b PF PF ≥+=⋅θ
（当且仅当 0=θ，1cos =θ，即点P 位于长轴端点时等号成立）.所以21PF PF ⋅的最小值为2b .
（3）],[2221a b PF PF ∈⋅（焦点三角形中],(2221a b PF PF ∈⋅） 结论6：椭圆的离心率β
αβαsin sin )sin(222121++=+===PF PF F F a c a c e 结论6：如果椭圆上存在点P 使得θ=∠21PF F ，则离心率2cos 122θ
-≥e ，即)1,2[sin θ
∈e
另外：如果椭圆上存在点P 使得θ=∠21PA A ，则离心率2cot 122θ
-≥e ，即
)1,2cot 1[2
θ-∈e。

极速秒杀法-------椭圆经典结论[结论1]：椭圆焦点三角形周长：122PFF =2a 2,=4a c MNF +V V周长周长； [例题]：（1）椭圆22131x y +=，点A,B 经过椭圆左焦点，2ABF ∆的周长。

解：2AB F V 周长（2）过椭圆221259x y +=左焦点作直线与椭圆交于AB ，若22AF +BF =12AB ，求的值。

解：2AB =4a=12+AB AB =8F ∴V 周长。

[结论2]：焦点三角形离心率：121222F F c e a PF PF ==+；1221cos 2=PFF =PF F cos 2e αβαβαβ+=∠∠-（，）； [例题]：（1）过椭圆22221x y a b+=左焦点作x 轴的垂线与椭圆交于P ，若1260F PF ∠=o ，求离心率。

解：121222F F c e a PF PF ====+ 。

（2）过椭圆22112mx y +=右焦点2F 作x 轴的垂线与椭圆交于A,B ，若1ABF ∆为正三角形，求椭圆方程。

解：3090cos cos 22=83090cos cos 22e m αβαβ++==--o oo o 。

（3）已知正方形ABCD ，求以A ，B 为焦点且过C ，D 的椭圆的离心率。

解：1212212F F c e a PF PF ====+ 。

（4）在三角形ABC 中，AB=BC ，7cos 18B =-，求以A,B 为焦点，且过C 的椭圆的离心率。

解：21221225523593283F F t t c t AC AC e t a PF PF t =∴=∴====++ 。

（5）设222221F x y a b+=以的右焦点为圆心，且过椭圆中心的圆与椭圆的一个交点为M ，若1F M 与圆相切，求e.解：1212212F F c e a PF PF ====+。

[结论3]：焦点三角形之夹角：122PF F 12S =b tan ,sin 1=FPF 22e θθθ⎡⎫∈∠⎪⎢⎣⎭，，； [例题]：已知椭圆22221x y a b+=的两焦点，P 为椭圆上点且12120F PF ∠=o ，求离心率取值范围。