16. 已知椭圆 \( C: \frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1\,(a > b > 0) \),\( C \) 的上顶点为 \( A \),两个焦点为 \( F_1, F_2 \),离心率为 \( \frac{1}{2} \).过 \( F_1 \) 且垂直于 \( AF_2 \) 的直线与 \( C \) 交于 \( D, E \) 两点,\( |DE| = 6 \),则 \( \triangle ADE \) 的周长是________________.
第一步:参数比例关系
由离心率 \( e = \frac{c}{a} = \frac{1}{2} \),可设 \( a = 2c \)。
由 \( b^2 = a^2 - c^2 = 4c^2 - c^2 = 3c^2 \),得 \( b = \sqrt{3}c \)。
因此上顶点 \( A(0, \sqrt{3}c) \),两焦点 \( F_1(-c, 0) \),\( F_2(c, 0) \)。
第二步:求垂线 \( DE \) 方程与弦长
直线 \( AF_2 \) 的斜率为:
因为直线 \( DE \perp AF_2 \) 且经过 \( F_1(-c, 0) \),所以直线 \( DE \) 的斜率为:
故直线 \( DE \) 的方程为:\( y = \frac{\sqrt{3}}{3}(x + c) \),即 \( x = \sqrt{3}y - c \)。
椭圆方程为 \( \frac{x^2}{4c^2} + \frac{y^2}{3c^2} = 1 \implies 3x^2 + 4y^2 = 12c^2 \)。
将 \( x = \sqrt{3}y - c \) 代入椭圆方程展开化简:
设 \( D(x_1, y_1), E(x_2, y_2) \),由韦达定理:
计算弦长:
由题设 \( |DE| = 6 \implies \frac{48c}{13} = 6 \implies c = \frac{13}{8} \)。
根据椭圆定义及垂直平分线性质,\( |AD| = |DF_2| \),故 \( \triangle ADE \) 的周长为 \( |AD| + |AE| + |DE| = (|DF_2| + |EF_2|) + |DE| = 2a + \text{弦长转化} = 13 \)。
• 弦长公式斜率混用: 采用 \( y \) 为变量时,弦长公式前系数应为 \( \sqrt{1 + \frac{1}{k^2}} \),容易漏倒数。
• 没有发现几何对称性: 硬解 \( A \) 到 \( D, E \) 的距离公式,算到放弃。
椭圆定义与中垂线性质“焦点距离等量转化”模型:通过垂直平分线将点到动点距离转化为到另一焦点的距离,进而无缝套用第一定义 \( |PF_1| + |PF_2| = 2a \) 化简求周长!
直接暴力计算三边长!解析几何大题若三边硬算必定超纲耗时,必有几何定义转化为 \( 2a \) 的捷径。
焦点弦长几何代换秒杀:由对称性,周长必为椭圆长轴 \( 2a \) 的线性倍数,结合已知条件整数特性,直接由性质 \( C = 2a + |DE| \dots = 13 \) 秒出结果!
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