∫π每天一道数学题

椭圆焦点角与原点距离

◯ 圆锥曲线

已知椭圆 x29+y26=1\frac{x^2}{9}+\frac{y^2}{6}=1,F1,F2F_1,F_2 为焦点,OO 为原点,PP 为椭圆上一点,cos⁡∠F1PF2=35\cos\angle F_1PF_2=\frac{3}{5},则 ∣PO∣=|PO|=( )

A. 25\frac{2}{5}

B. 302\frac{\sqrt{30}}{2}

C. 35\frac{3}{5}

D. 352\frac{\sqrt{35}}{2}

解析

x29+y26=1\dfrac{x^2}{9}+\dfrac{y^2}{6}=1。a=3a=3,b2=6b^2=6,c2=3c^2=3,c=3c=\sqrt{3}。

F1(−3,0)F_1(-\sqrt{3},0),F2(3,0)F_2(\sqrt{3},0)。

cos⁡∠F1PF2=35\cos\angle F_1PF_2=\dfrac{3}{5},sin⁡∠F1PF2=45\sin\angle F_1PF_2=\dfrac{4}{5}。

∣PF1∣+∣PF2∣=2a=6|PF_1|+|PF_2|=2a=6。设 ∣PF1∣=m|PF_1|=m,∣PF2∣=n|PF_2|=n,m+n=6m+n=6。

∣F1F2∣=23|F_1F_2|=2\sqrt{3}。余弦定理:4⋅3=m2+n2−2mn⋅354\cdot 3=m^2+n^2-2mn\cdot\dfrac{3}{5}。

12=m2+n2−6mn5=(m+n)2−2mn−6mn5=36−16mn512=m^2+n^2-\dfrac{6mn}{5}=(m+n)^2-2mn-\dfrac{6mn}{5}=36-\dfrac{16mn}{5}

16mn5=24\dfrac{16mn}{5}=24,mn=152mn=\dfrac{15}{2}。

∣PO∣2|PO|^2:OO 为原点,∣F1O∣=∣F2O∣=3|F_1O|=|F_2O|=\sqrt{3}。

∣PO∣2=m2+n22−c2=(m+n)2−2mn2−3=36−152−3=212−3=152−3=92|PO|^2=\dfrac{m^2+n^2}{2}-c^2=\dfrac{(m+n)^2-2mn}{2}-3=\dfrac{36-15}{2}-3=\dfrac{21}{2}-3=\dfrac{15}{2}-3=\dfrac{9}{2}

∣PO∣=92=32=322=182|PO|=\sqrt{\dfrac{9}{2}}=\dfrac{3}{\sqrt{2}}=\dfrac{3\sqrt{2}}{2}=\dfrac{\sqrt{18}}{2}

检查选项:302\dfrac{\sqrt{30}}{2}?∣PO∣2=304=7.5≠4.5|PO|^2=\dfrac{30}{4}=7.5\neq 4.5。322=92=4.5\dfrac{3\sqrt{2}}{2}=\sqrt{\dfrac{9}{2}}=\sqrt{4.5}。

302≈2.739\dfrac{\sqrt{30}}{2}\approx 2.739,322≈2.121\dfrac{3\sqrt{2}}{2}\approx 2.121。

重新计算:∣PO∣2=∣PF1∣2+∣PF2∣22−∣OF1∣2=m2+n22−3|PO|^2=\dfrac{|PF_1|^2+|PF_2|^2}{2}-|OF_1|^2=\dfrac{m^2+n^2}{2}-3。

m2+n2=(m+n)2−2mn=36−15=21m^2+n^2=(m+n)^2-2mn=36-15=21。

∣PO∣2=212−3=152=152|PO|^2=\dfrac{21}{2}-3=\dfrac{15}{2}=\dfrac{15}{2}

∣PO∣=152=302|PO|=\sqrt{\dfrac{15}{2}}=\dfrac{\sqrt{30}}{2}。

答案

选 B。∣PO∣=302|PO|=\dfrac{\sqrt{30}}{2}。