圆锥曲线高考题(解析与答案)

如题所述

圆锥曲线是高中数学中比较重要的一章,也是高考数学中的重点内容。其中,椭圆、双曲线、抛物线是最基础的三种圆锥曲线。本文将以一道高考题为例,详细讲解圆锥曲线的相关知识点。

题目

已知点$A(-3,0)$,$B(3,0)$,$C(0,5)$,点$P$在$\triangleABC$内部,且$\angleAPB=\angleBPC=\angleCPA$,则$\triangleABC$的面积为()。

A.$10\sqrt{3}$_.$15\sqrt{3}$C.$20\sqrt{3}$D.$25\sqrt{3}$

解析

根据题意,$\triangleAPB$、$\triangleBPC$、$\triangleCPA$是等边三角形。我们设$\angleAPB=\angleBPC=\angleCPA=\theta$,则$AP=PB=PC=a$。

由于$\angleAPB=\theta$,所以$AP^2+PB^2-2AP\cdotPB\cdot\cos\theta=AB^2$,即$a^2+a^2-2a^2\cos\theta=36$,解得$\cos\theta=\frac{1}{2}$,即$\theta=\frac{\pi}{3}$。

同理可得,$\cos\theta=\frac{1}{2}$,即$\theta=\frac{\pi}{3}$。

由于$\triangleABC$的三边长已知,可以用海伦公式求出其面积$S$:

$$S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}$$

其中,$p$为半周长,$p=\frac{a+b+c}{2}$。

将$a=AP$代入,得$p=3a$,$a+b+c=2p=6a$,$b+c=2a$。

又因为$\triangleAPB$、$\triangleBPC$、$\triangleCPA$都是等边三角形,所以$b=a$,$c=a$。

代入海伦公式,得:

$$S=\sqrt{3a^2(a^2-4a^2)}=2a^2\sqrt{3}$$

代入$a=AP$,得$S=2\times3^2\times\sqrt{3}=18\sqrt{3}$。

因此,选项B为正确答案。

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