第八章第七节
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第7节 椭圆、双曲线的焦点三角形面积公式知识与方法1.如图1所示,1F 、2F 是椭圆的焦点,设P 为椭圆上任意一点,记12F PF θ∠=,则12PF F 的面积2tan2S b θ=. 2.如图2所示,1F 、2F 是双曲线的焦点,设P 为双曲线上任意一点,记12F PF θ∠=,则12PF F 的面积2tan2b S θ=.典型例题【例1】设1F 、2F 是椭圆22184x y +=的两个焦点,点P 在椭圆上,1260F PF ∠=︒,则12PF F 的面积为________. 【解析】由焦点三角形面积公式,12243tan 4tan302PF F S b θ==⨯︒43变式1 设1F 、2F 是椭圆22218x y b+=()022b <<的两个焦点,点P 在椭圆上,1260F PF ∠=︒,且12F PF 43b =________.【解析】由焦点三角形面积公式,122243tan tan3022F PF S b b b θ==︒=⇒=.【答案】2变式2 设1F 、2F 是椭圆22184x y +=的焦点,点P 在椭圆上,且121cos 3F PF ∠=,则12PF F 的面积为________. 【解析】设12F PF θ∠=,则21221tan 12cos cos 31tan 2F PF θθθ-∠===+,所以21tan 22θ=, 由1cos 03θ=>知02πθ<<,所以024θπ<<,从而2tan 2θ=故1222tan 4222PF F S b θ===【答案】2变式 3 设1F 、2F 是椭圆22214x y a +=()2a >的焦点,点P 在椭圆上,且1260F PF ∠=︒,则12PF PF ⋅=________.【解析】记12F PF θ∠=,则60θ=︒,12243tan 4tan302PF F S b θ==⨯︒=,又12121213sin 24PF F SPF PF PF θ=⋅⋅⋅123434PF ⋅12163PF PF ⋅=. 【答案】163变式4 设1F 、2F 是椭圆22142x y +=的左、右焦点,点P 在椭圆上,且123PF PF =,则12PF F 的面积为________. 【解析】解法1:如图,由题意,1211223341PF PF PF PF PF PF ⎧⎧==⎪⎪⇒⎨⎨+==⎪⎪⎩⎩,易求得1222F F = 由余弦定理,222121212121cos 23PF PF F F F PF PF PF +-∠==⋅, 所以2121222sin 1cos F PF F PF ∠-∠, 故1212121122sin 31222PF F S PF PF F PF =⋅⋅∠=⨯⨯=解法2:设()00,P x y ,由焦半径公式, 123PF PF =即为0022232⎛⎫+=- ⎪ ⎪⎝⎭,解得:02x = 又2200142x y +=,所以22002114x y ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭,从而01y =,易求得1222F F =12120122PF F S F F y =⋅2【反思】不是每一道题都能很方便地代公式计算焦点三角形面积,所以掌握焦点三角形面积公式的推导方法也是有必要的.【例2】已知双曲线22:13y C x -=的左、右焦点分别为1F 、2F ,点P 在C 上,且1260F PF ∠=︒,则12PF F 的面积为________.【解析】由焦点三角形面积公式,122333tan 30tan2PF F b S θ===︒ 【答案】33变式1 已知双曲线22:13y C x -=的左、右焦点分别为1F 、2F ,点P 在C 上,且121cos 3F PF ∠=,则12PF F 的面积为________.【解析】记12F PF θ∠=,则22212222cos sin 1tan 1222cos cos 3cos sin 1tan 222F PF θθθθθθθ--∠====++, 所以21tan 22θ=,由1cos 03θ=>知02πθ<<,所以024θπ<<,从而2tan 2θ=12232tan2PF F b Sθ==.【答案】32变式2 已知1F 、2F 是双曲线22:13y C x -=的左、右焦点,P 为双曲线C 右支上的一点,12120F PF ∠=︒,则1PF =________.【解析】由焦点三角形面积公式,12233tan 60tan2PF F b Sθ===︒又1212121213sin 24PF F SPF PF F PF PF =⋅⋅∠=⋅12334PF ⋅= 故124PF PF ⋅=, 由双曲线定义,122PF PF -=,解得:115PF =+ 【答案】15+变式3 (2020·新课标Ⅲ卷)双曲线2222:1x y C a b-=()0,0a b >>的左、右焦点分别为1F 、2F ,离心率为5,P 是C 上一点,12F P F P ⊥,若12PF F 的面积为4,则a =( ) A.1 B.2 C.4 D.8【解析】解法1:2222255552ce c a c a a b a b a a==⇒=⇒+=⇒=,不妨设P 在双曲线C 的右支上,则122PF PF a -=,因为12F P F P ⊥,所以2221212PF PF F F +=,故()221212122PFPF PF PF F F -+⋅=,从而2212424a PF PF c +⋅=,故22212222PF PF c a b ⋅=-=,所以12212142PF F SPF PF b =⋅==,解得:2b =,故1a =. 解法2:1222242tan 45tan2PF F b b S b b θ====⇒=︒, 22222555512c be c a c a a b a a a ==⇒=⇒+=⇒==.【答案】A强化训练1.(★★★)设1F 、2F 是椭圆22154x y +=的两个焦点,点P 在椭圆上,且1230F PF ∠=︒,则12PF F 的面积为________.【解析】()122tan60tan 45tan 4tan154tan 6045484321tan60tan 45PF F S b θ︒-︒==⨯︒=⨯︒-︒=⨯=-+︒︒【答案】83- 2.(★★★)设1F 、2F 是双曲线22:145x y C -=的左、右焦点,P 为C 上一点,若12PF PF ⊥,则12PF F 的面积为________.【解析】由焦点三角形面积公式,12255tan 45tan2PF F b S θ===︒. 【答案】53.(★★★)设1F 、2F 是椭圆2214x y +=的两个焦点,点P 在椭圆上,且121cos 3F PF ∠=-,则12PF F 的面积为________.【解析】记12F PF θ∠=,则221221tan 112cos cos tan 23321tan 2F PF θθθθ-∠==-⇒=-⇒=+, 由1cos 03θ=-<知2παπ<<,所以422πθπ<<,从而tan 22θ=,故12122PF F S =24.(★★★)设1F 、2F 是椭圆22142x y +=的左、右焦点,P 是椭圆在第一象限上的一点,且1260F PF ∠=︒,则点P 的坐标为________.【解析】设()00,P x y ()000,0x y >>,一方面,122323tan 22PF F S b θ===另一方面,12120001122222PF F S F F y y =⋅=⋅=0232y =,解得:06y =,又2200142x y +=,结合00x >可得2002642x y =-P 的坐标为266⎝⎭. 【答案】266⎝⎭5.(★★★)已知双曲线22:163x y C -=的左、右焦点分别为1F 、2F ,点P 在C 上,且123cos 4F PF ∠=,则12PF F 的面积为________.【解析】设12F PF θ∠=,则2221tan 312cos tan 4271tan θθθθ-==⇒=+, 因为0θπ<<,所以022θπ<<,故7tan 2θ=12237tan 2PF F b S θ== 【答案】376.(★★★)已知双曲线22142x y -=的左、右焦点分别为1F 、2F ,双曲线上一点P 满足12PF F 的面积为2,则12PF F 的周长为________. 【解析】122222121222tan190242tantan22PF F b SPF PF F F θθθθ===⇒=⇒=︒⇒+==,又124PF PF -=, 所以22212121212122242164PF PF PF PF PF PF PF PF PF PF -=+-⋅=-⋅=⇒⋅=,从而()2121212442PF PF PFPF PF PF +=-+⋅=故12PF F 的周长121226L PF PF F F =++= 【答案】42267.(★★★)已知1F 、2F 是双曲线22:12x C y -=的左、右焦点,P 为C 在第一象限上的一点,若12120F PF ∠=︒,则点P 的坐标为________.【解析】设()00,P x y ()000,0x y >>,一方面,12120001123322PF F S F F y =⋅=⋅=,另一方面,12213tan 60tan 2PF F b S θ===︒033y =,从而013y =,代入双曲线方程结合00x >可解得:025x =P 的坐标为2513⎫⎪⎪⎝⎭. 【答案】2513⎫⎪⎪⎝⎭8.(2020·新课标Ⅰ卷·★★★)设1F 、2F 是双曲线22:13y C x -=的两个焦点,O 为坐标原点,点P 在双曲线C 上且2OP =,则12PF F 的面积为( )A.7B.3C.52D.2【解析】如图,设(),P x y ,则222243213x y y y x ⎧+=⎪⇒=⎨-=⎪⎩,由题意,124F F =,所以12134322PF F S =⨯⨯=.解法2:如图,由题意,124F F =, 12212121329032tan 45tan2PF F b OP F F F PF Sθ==⇒∠=︒⇒===︒.【答案】B9.(2010·全国Ⅰ卷·★★★)已知1F 、2F 是双曲线22:1C x y -=的左、右焦点,点P 在C 上,1260F PF ∠=︒,则|12PF PF ⋅=( )A.2B.4C.6D.8【解析】一方面,12213tan 30tan2PF F bSθ===︒另一方面,1212121213sin 24PF F S PF PF F PF PF =⋅⋅∠=⋅, 12334PF ⋅=124PF PF ⋅=. 【答案】B10.(★★★)设1F 、2F 是椭圆2214x y +=的左、右焦点,点P 在椭圆上,且123PF PF =,则12PF F 的面积为________.【解析】如图,由题意,1211223341PF PF PF PF PF PF ⎧⎧==⎪⎪⇒⎨⎨+==⎪⎪⎩⎩,易求得1223F F =, 由余弦定理,222121212121cos 23PF PF F F F PF PF PF +-∠==-⋅,所以2121222sin 1cos 3F PF F PF ∠-∠,故1212121122sin 31222PF F SPF PF F PF =⋅⋅∠=⨯⨯= 解法2:设()00,P x y ,由焦半径公式,123PF PF =即为0033232x ⎛⎫+=- ⎪ ⎪⎝⎭, 解得:023x =又220014x y +=,所以22002143x y =-=,从而06y =, 易求得1223F F =,如图,12120122PF F S F F y =⋅2。