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正文 第7章 技惊四座!这解法太完美了
    讲台上,秦风手执半截白色粉笔,静静地伫立在巨大的黑板前。

    阳光透过窗棂,在他清瘦却挺拔的身影上投下一片斑驳的光晕,空气中,细小的粉笔尘埃在光柱中飞舞,如同无数微缩的星辰。

    整个高三(七)班,此刻陷入了一种近乎凝固的死寂。

    所有人的目光,都如同被磁石吸引的铁屑,牢牢地钉在秦风的身上,以及他面前那道堪称“地狱级”难度的椭圆综合大题上。

    先前那些幸灾乐祸的窃笑、轻蔑的议论、以及看好戏的眼神,此刻都已悄然隐去,取而代之的,是一种混杂着难以置信、强烈好奇以及一丝丝莫名称之为“期待”的复杂情绪。

    他们实在无法理解,这个平日里连及格线都摸不到的“着名学渣”,究竟是哪里来的勇气,敢在数学老师高远的盛怒与全班同学的注视下,如此从容不迫地走上讲台,去挑战一道连班级顶尖学霸都望而生畏的题目?

    难道他真的疯了?还是说,他隐藏了什么不为人知的秘密?

    高远双手环抱在胸前,斜倚在讲台边缘,嘴角噙着一抹冰冷的讥诮。他倒要看看,这个不知天高地厚的秦风,究竟能在这道题目面前撑多久!他甚至已经想好了,等秦风在黑板前抓耳挠腮、丑态百出之后,自己该如何用最尖酸刻薄的语言,将他那可笑的“自信”彻底碾碎,让他明白什么叫做真正的绝望!

    秦风没有理会周遭的一切。

    他的心神,已经完全沉浸在了眼前的这道题目之中。

    脑海中,“学神黑科技系统”的辅助功能已悄然启动。

    【叮!检测到宿主面临高难度学术挑战,系统辅助模块已激活。】

    【“初级数学思维(碎片)”效果增强,逻辑推演速度提升50,复杂信息处理能力提升30!】

    【正在对当前题目进行多维度解析……解析完毕!已为宿主筛选出最优解题路径三条,请宿主自行选择。】

    冰冷而机械的系统提示音,如同最精准的导航,在秦风的意识深处响起。

    刹那间,那道原本在他眼中依旧显得有些盘根错节、迷雾重重的椭圆大题,仿佛被一只无形的大手拨开了层层迷雾,露出了其内在清晰的逻辑脉络。

    各种相关的定义、定理、公式、辅助线作法、以及不同解题思路的优劣,如同潮水般涌入他的脑海,并被迅速整合、分析、优化。

    “原来如此……”秦风的眼眸深处,闪过一丝了然的精光。

    他深吸一口气,感受着大脑前所未有的清明与活跃,以及那股源于“初级数学思维”碎片的、对数学问题本质的敏锐洞察力。

    然后,他动了。

    手中的粉笔,在所有人的注视下,稳稳地落在了黑板的左上角。

    “唰——”

    清脆的摩擦声响起,打破了教室内的死寂。

    解:

    一个清晰而有力的“解”字,如同点睛之笔,瞬间吸引了所有人的目光。

    紧接着,秦风的笔尖开始在黑板上飞舞起来。

    (1)由题意知,e=ca=22e = \frac{c}{a} = \frac{\sqrt{2}}{2}e=ac=22,则 a2=2c2a2 = 2c2a2=2c2

    又因为 a2=b2+c2a2 = b2 + c2a2=b2+c2,所以 2c2 = b2 + c2直线pf2的斜率,直线pf?的斜率 ,直线pf2的斜率k_{pf_2} = \frac{y}{x-c}。由k_{pf_1} \cdot k_{pf_2} = -\frac{1}{2},得,得 ,得\frac{y2}{(x+c)(x-c)} = -\frac{1}{2},即\frac{y2}{x2-c2} = -\frac{1}{2}。因为点p(x,y)在椭圆上,所以。因为点p(x, y)在椭圆上,所以 。因为点p(x,y)在椭圆上,所以\frac{x2}{a2} + \frac{y2}{b2} = 1,即,即 ,即y2 = b2(1-\frac{x2}{a2})。代入上式,并结合。

    代入上式,并结合 。代入上式,并结合b2=c2及及及a2=2c2得:\frac{c2(1-\frac{x2}{2c2})}{x2-c2} = -\frac{1}{2} \frac{c2 - \frac{x2}{2}}{x2-c2} = -\frac{1}{2} 2(c2 - \frac{x2}{2}) = -(x2-c2) 2c2 - x2 = -x2 + c2 2c2 = c2

    “嗯?”秦风写到这里,眉头微微一蹙。这个结果显然是错误的。

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    台下,高远嘴角的讥诮更浓了:“怎么?这就卡住了?看来‘大数学家’的水平也不过如此嘛!”

    一些同学也忍不住发出了低低的嗤笑声。

    秦风却恍若未闻,他的大脑在飞速运转。系统虽然给出了最优路径,但具体的推导和计算,依然需要他自己完成。刚才的推导过程中,显然有一个细节被他忽略了,或者说,系统给出的“斜率之积”这个条件,可能有更简洁的应用方式。

    “点p在椭圆上,斜率之积……椭圆的第二定义?

    不对……等等,y2=?12(x2?c2)y2 = -\frac{1}{2}(x2-c2)y2=?21(x2?c2),这个形式……”

    秦风的目光再次扫过题目条件,脑海中灵光一闪!

    “我明白了!”

    他迅速擦掉了刚才推导错误的部分,粉笔尖再次点向黑板。

    由 kpf1-kpf2=?b2a2k_{pf_1} \cdot k_{pf_2} = -\frac{b2}{a2}kpf1?kpf2=?a2b2 是椭圆的一个固有性质(当焦点在x轴上时,对于非顶点p,其与两焦点连线斜率之积为常数?b2a2-\frac{b2}{a2}?a2b2)。

    因此,?b2a2=?12-\frac{b2}{a2} = -\frac{1}{2}?a2b2=?21,即 a2=2b2a2 = 2b2a2=2b2。

    

    所以,椭圆c的标准方程为:x22+y2=1\frac{x2}{2} + y2 = 12x2+y2=1

    行云流水!

    当秦风写下椭圆标准方程的那一刻,台下那些原本准备看笑话的同学,脸上的表情都微微一僵。

    虽然第一问相对简单,但秦风刚才那短暂的停顿、迅速的纠错、以及最后那句“椭圆的固有性质”,都显示出他对椭圆知识点的掌握,似乎……并没有他们想象中那么不堪?

    尤其是那句“固有性质”,很多同学甚至都没听说过,或者只是在某些参考书的角落里见过,根本没当回事!

    高远也是微微一怔,他没想到秦风竟然知道这个相对冷僻的性质。不过,他很快便恢复了镇定,心中冷笑:“哼,歪打正着罢了!第一问算你蒙混过关,我看你第二问、第三问怎么办!”

    秦风没有理会台下的反应,他的注意力高度集中,粉笔毫不停歇地转向了第二问。

    (2)由(1)知 f1(?1,0),f2(1,0)f_1(-1, 0), f_2(1, 0)f1(?1,0),f2(1,0)。设直线l的方程为 x=y+1x = y+1x=y+1(当直线l斜率k存在时,=1k=\frac{1}{k}=k1;当k不存在时,直线l为x=1x=1x=1,与椭圆交于(1,±22)(1, \p \frac{\sqrt{2}}{2})(1,±22),此时ab中点为(1,0)(1,0)(1,0)即f?,直径iabi=2|ab|=\sqrt{2}iabi=2,圆心为f?,显然不过f?,故k存在且不为0)。

    将 x=y+1x = y+1x=y+1 代入椭圆方程 x22+y2=1\frac{x2}{2} + y2 = 12x2+y2=1得:

    

    设 a(xa,ya),b(xb,yb)a(x_a, y_a), b(x_b, y_b)a(xa,ya),b(xb,yb),则 ya+yb=?22+2y_a + y_b = -\frac{2}{2+2}ya+yb=?2+22,yayb=?12+2y_a y_b = -\frac{1}{2+2}yayb=?2+21。

    因为以ab为直径的圆过点f?,所以 f1a??f1b?=0\vec{f_1a} \cdot \vec{f_1b} = 0f1a?f1b=0

    

    代入韦达定理的表达式:

    (2+1)(?12+2)+2(?22+2)+4=0(2+1)(-\frac{1}{2+2}) + 2(-\frac{2}{2+2}) + 4 = 0(2+1)(?2+21)+2(?2+22)+4=0

    

    所以 =±7 = \p \sqrt{7}=±7

    则直线l的斜率 k=1=±17=±77k = \frac{1}{} = \p \frac{1}{\sqrt{7}} = \p \frac{\sqrt{7}}{7}k=1=±71=±77

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