直线

一般式Ax+By+C=0 (A2+B20)Ax + By + C = 0 \ (A^2 + B^2 \neq 0)

方向向量:(B,A)(-B, A),法向量:(A,B)(A, B)

点到直线距离公式d=Ax+By+CA2+B2 d = \dfrac{|Ax + By + C|}{\sqrt{A^2 + B^2}}

推导

已知直线方程 Ax+By+C=0 Ax + By + C = 0 ,求点 P(x0,y0) P(x_0, y_0) 的距离。

  1. 在直线上任取一点 M(x,y) M(x, y) ,满足 Ax+By=C Ax + By = -C
  2. 直线的法向量为 n=(A,B) \bm{n} = (A, B)
  3. 向量 MP=(x0x,y0y) \overrightarrow{MP} = (x_0 - x, y_0 - y)
  4. 代入公式:

    d=MPnn=A(x0x)+B(y0y)A2+B2=Ax0+By0(Ax+By)A2+B2=Ax0+By0+CA2+B2(考虑 Ax+By=C)\begin{aligned} d &= \frac{|\overrightarrow{MP} \cdot \bm{n}|}{|\bm{n}|} \\ &= \frac{|A(x_0 - x) + B(y_0 - y)|}{\sqrt{A^2 + B^2}} \\ &= \frac{|Ax_0 + By_0 - (Ax + By)|}{\sqrt{A^2 + B^2}} \\ &= \frac{|Ax_0 + By_0 + C|}{\sqrt{A^2 + B^2}} \quad (\text{考虑 } Ax + By = -C ) \end{aligned}

平行直线间距离公式:考虑直线方程 l1:Ax+By+C1=0l_1: Ax + By + C_1 = 0 l2:Ax+By+C2=0l_2: Ax + By + C_2 = 0 ,有 d=C1C2A2+B2 d = \dfrac{|C_1 - C_2|}{\sqrt{A^2 + B^2}}

标准方程(xa)2+(yb)2=r2 (x-a)^2 + (y-b)^2 = r^2 ,圆心为 (a,b)(a, b),半径为 rr 的圆。

圆的直径式方程:已知圆的一条直径的端点分别是 A(x1,y1),B(x2,y2)A(x_1, y_1), B(x_2, y_2),此圆的方程是 (xx1)(xx2)+(yy1)(yy2)=0(x − x_1)(x − x_2) + (y − y_1)(y − y_2) = 0

椭圆

例题

例 1

【2026 佛山一模 14】已知 P,QP, Q 在椭圆 E:x2a2+y2b2=1 (a>b>0)E: \dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2} = 1 \ (a > b > 0) 上,且关于原点 OO 对称。FFEE 的右焦点,PFPF 的延长线交 EERRQFR=60°\angle QFR = 60\degree3QF=5RF3|QF| = 5|RF|,求 EE 的离心率。

解答

12\boxed{\frac{1}{2}}

考虑 EE 的左焦点 FF',设 QF=mQF = mRF=nRF = n,有:

3m=5n(1)3m = 5n \quad (1)

连接 PF,QFPF', QF',由椭圆对称性易得四边形 PFQFPF'QF 为平行四边形。

所以 PF// FQPF' // \ FQ,所以 FPF=QFR=60°\angle FPF' = \angle QFR = 60\degree

考虑椭圆的第一定义,可得 PF=QF=2aQF=2am|PF| = |QF'| = 2a - |QF| = 2a - mRF=2aRF=2an|RF'| = 2a - |RF| = 2a - n

考虑 PFF\triangle PFF'PFR\triangle PF'R

{PF=2am, PF=m, FF=2c, FPF=60°PF=m, PR=2am+n, RF=2an, RPF=60°\begin{cases} |PF| = 2a - m,\ |PF'| = m,\ |FF'| = 2c,\ \angle FPF' = 60\degree \\ |PF'| = m,\ |PR| = 2a - m + n,\ |RF'| = 2a - n,\ \angle RPF' = 60\degree \end{cases}

使用余弦定理:

{PF2+PF2FF2=2PFPFcosFPFPF2+PR2RF2=2PFPRcosRPF    {(2am)2+m2(2c)2=(2am)mm2+(2am+n)2(2an)2=m(2am+n)    {4a26am+3m24c2=0(2)3m26am3mn+8an=0(3)\begin{aligned} &\begin{cases} |PF|^2 + |PF'|^2 - |FF'|^2 = 2 \cdot |PF| \cdot |PF'| \cdot \cos\angle FPF' \\ |PF'|^2 + |PR|^2 - |RF'|^2 = 2 \cdot |PF'| \cdot |PR| \cdot \cos\angle RPF' \end{cases} \\ \implies & \begin{cases} (2a-m)^2 + m^2 - (2c)^2 = (2a-m) \cdot m \\ m^2 + (2a-m+n)^2 - (2a-n)^2 = m(2a-m+n) \end{cases} \\ \implies & \begin{cases} 4a^2 - 6am + 3m^2 - 4c^2 = 0 \quad &(2) \\ 3m^2 - 6am - 3mn + 8an = 0 \quad &(3) \end{cases} \end{aligned}

(1)(1) 代入 (3)(3)

3m26am3m35m+8a35m=015m30a9m+24a=0m=a(4)\begin{aligned} 3m^2 - 6am - 3m \cdot \frac{3}{5}m + 8a \cdot \frac{3}{5}m &= 0 \\ 15m - 30a - 9m + 24a &= 0 \\ m &= a \quad (4) \end{aligned}

(4)(4) 代入 (2)(2)

4a26a2+3a24c2=0a2=4c2e2=(ca)2=14e=12\begin{aligned} 4a^2 - 6a^2 + 3a^2 - 4c^2 &= 0 \\ a^2 &= 4c^2 \\ e^2 = \left(\frac{c}{a}\right)^2 &= \frac{1}{4} \\ e &= \frac{1}{2} \end{aligned}

所以 EE 的离心率为 12\dfrac{1}{2}