高二数学-基础 椭圆及其标准方程 知识讲解.doc

椭圆及其标准方程编稿：张林娟 责编：孙永钊【学习目标】1 知识与技能目标：掌握椭圆的定义和标准方程；明确焦点、焦距的概念；理解椭圆标准方程的推导2 过程与方法目标： 通过让学生积极参与、亲身经历椭圆定义和标准方程的获得过程；体验坐标法在处理几何问题中的优越性，从而进一步掌握求曲线方程的方法和数形结合的思想，提高运用坐标法解决几何问题的能力及运算能力3 情感态度与价值观目标： 通过主动探究、合作学习，相互交流，感受探索的乐趣与成功的喜悦，养成实事求是的科学态度和契而不舍的钻研精神【要点梳理】要点一：椭圆的定义平面内到两个定点、的距离之和等于常数(大于)的点的集合叫椭圆这两个定点、叫做椭圆的焦点，两焦点的距离叫作椭圆的焦距要点诠释：（1）、是椭圆上不同的两个顶点；（2）若是椭圆上任意一点，则常数；（3）当 常数 时，轨迹为椭圆； 当 常数=，则轨迹为线段； 当 常数，则轨迹不存在要点二：椭圆的标准方程1 椭圆的标准方程当焦点在轴上时， ，其中；当焦点在轴上时，其中要点诠释：1 这里的“标准”指的是中心在坐标原点，对称轴为坐标轴建立直角坐标系时，才能得到椭圆的标准方程；2 在椭圆的两种标准方程中，都有和；3 椭圆的焦点总在长轴上当焦点在轴上时，椭圆的焦点坐标为，；当焦点在轴上时，椭圆的焦点坐标为，；4 在两种标准方程中，a2b2，可以根据分母的大小来判定焦点在哪一个坐标轴上2 标准方程的推导：由椭圆的定义，可以知道它的基本几何特征，但对椭圆还具有哪些性质，我们还一无所知，所以需要用坐标法先建立椭圆的方程如何建立椭圆的方程？根据求曲线方程的一般步骤：建系、设点、列式、化简以焦点在x轴上的方程为例(1)建系建立坐标系应遵循简单和优化的原则，如使关键点的坐标、关键几何量(距离、直线斜率等)的表达式简单化，注意充分利用图形的对称性，使学生认识到下列选取方法是恰当的以两个定点，所在直线为轴，线段的垂直平分线为轴，建立平面直角坐标系(如图)（2）设点设|F1F2|=2c(c0)，M(x，y)为椭圆上任意一点，则有F1(-1，0)，F2(c，0)(2)列式由于点为椭圆上任意一点，则由定义不难得出椭圆集合为： （称此式为几何条件）即 （实现集合条件代数化） (4)化简为化简这个方程，将等号左边的一个根式移到右边，得将这个方程两边平方，得，整理得 上式两边再平方，得，整理得 方程结构较复杂，不便记忆，继续化简由椭圆的定义可知，即，所以，将方程两边同除以，得令，那么所得的椭圆方程可化为：，因此，方程即为焦点在轴上的椭圆的标准方程要点三：求椭圆的标准方程求椭圆的标准方程主要用到以下两种方法：（1）待定系数法：若能够根据题目中条件确定焦点位置，可先设出标准方程，再由题设确定方程中的参数a，b，即：“先定型，再定量”由题目中条件不能确定焦点位置，一般需分类讨论；有时也可设其方程的一般式：（2）定义法：先分析题设条件，判断出动点的轨迹，然后根据椭圆的定义确定方程，即“先定型，再定量”利用该方法求标准方程时，要注意是否需先建立平面直角坐标系再解题【典型例题】类型一：椭圆的定义例1 若动点M到两个定点F1，F2的距离的和为定值m，则M的轨迹是（ ）A椭圆 B线段 C不存在 D以上都不对【答案】D【解析】由于m与大小关系不能确定，因此M的轨迹可能是椭圆，也可能是线段，还有可能不存在，故选D【思路点拨】平面内一动点到两定点的距离和等于常数时，动点的轨迹不一定是椭圆当动点到两点的距离和小于两定点之间的距离时，动点的轨迹不存在；当动点到两点的距离和等于两定点之间的距离时，动点的轨迹是线段；当动点到两定点的距离和（常数）大于两定点之间的距离时，动点的轨迹是椭圆举一反三：【变式1】下列说法中正确的是（ ）A平面内与两个定点的距离和等于常数的点的轨迹叫做椭圆B平面内与两个定点的距离和等于常数的点的轨迹是一条线段C平面内与两个定点的距离和等于常数的点的轨迹是一个椭圆或者是一条直线D平面内与两个定点的距离和等于常数的点的轨迹存在，则轨迹是一个椭圆或者是一条线段【答案】D【变式2】已知A（0，1）、B（0，1）两点，ABC的周长为6，则ABC的顶点C的轨迹方程是（ ）A BC D【答案】B例2 已知圆，圆内一定点，圆过点且与圆内切，求圆心的轨迹方程【解析】设圆的半径为r，则|PB|=r，圆P与圆A内切，圆A的半径为6两圆的圆心距|PA|=6r，即|PA|+|PB|=6（大于|AB|）点P的轨迹是以A、B两点为焦点的椭圆2a=6，2c=|AB|=4a=3，c=2，b2=a2c2=3222=5点P的轨迹方程为【思路点拨】解本题的关键是由圆的几何性质得到到两定点的距离之和为定值从而由椭圆的定义得到轨迹为一椭圆举一反三：【高清课堂：椭圆的方程356766 例2】【变式】设动圆与圆外切，与内切，求动圆圆心的轨迹方程【答案】类型二：椭圆的标准方程例3 方程表示焦点在y轴上的椭圆，则m的取值范围是_【答案】【解析】因为焦点在y轴上，所以16m>25m，即，又因为b225m>0，故m<25，所以m的取值范围为 【思路点拨】有椭圆的标准方程可以读出有关信息，如a，b的值和焦点的位置，进而可以解决有关问题，因此我们应该准确把握椭圆的标准方程，并从中读出有关信息举一反三：【变式1】椭圆(m<n<0)的焦点坐标是_【答案】，【解析】因为m<n<0，所以m>n>0，故焦点在x轴上，所以，故焦点坐标为，【变式2】已知椭圆的标准方程是(a>5)，它的两焦点分别是F1，F2，且F1F28，弦AB过点F1，则ABF2的周长为_【答案】【解析】因为F1F28，即即所以2c8，即c4，所以a2251641，即，所以ABF2的周长为例4当时，指出方程所表示的曲线【解析】（1） 若9-k>k-3，即时，则方程表示焦点在x轴上的椭圆；（2） 若9-k=k-3，即k=6时，方程表示圆；（3） 若9-k<k-3， 即时，则方程表示焦点在y轴上的椭圆【思路点拨】一方面确定椭圆标准方程需要知道定形条和定位条件，反过来，给出了椭圆的标准方程后，也可以从中读出相关信息举一反三：【变式】如果方程表示焦点在y轴上的椭圆，则k的取值范围是 【答案】类型三：求椭圆标准方程【高清课堂：椭圆的方程356766 例1】例5 求适合下列条件的椭圆的标准方程： （1）两个焦点的坐标分别是（4，0）、（4，0），椭圆上一点P到两焦点距离的和是10； （2）两个焦点的坐标是（0，2）、（0，2），并且椭圆经过点【解析】（1）椭圆的焦点在x轴上，设它的标准方程为2a=10，2c=8，a=5，c=4b2=a2c2=5242=9所求椭圆的标准方程为；（2）椭圆的焦点在y轴上，设它的标准方程为由椭圆的定义知，又c=2，b2=a2c2=104=6所求椭圆的标准方程为【思路点拨】求椭圆的标准方程就是求a2及b2（ab0），并且判断焦点所在的坐标轴当焦点在x轴上时，椭圆的标准方程为；当焦点在y轴上时，椭圆的标准方程为举一反三：【变式1】两焦点的坐标分别为，且椭圆经过点【答案】【变式2】已知一椭圆的对称轴为坐标轴且与椭圆有相同的焦点，并且经过点（3，2），求此椭圆的方程【答案】例6 过点(3，2)且与椭圆有相同焦点的椭圆的标准方程是_【答案】【解析】 因为c2945，所以设所求椭圆的标准方程为由点(3，2)在椭圆上知，所以a215所以所求椭圆的标准方程为【思路点拨】在求椭圆的标准方程时必须先判断焦点的位置，然后再设出方程举一反三：【变式1】已知椭圆经过点P（2，0）和点，求椭圆的标准方程【答案】【变式2】已知椭圆的中心在原点，经过点P（3，0）且a=3b，求椭圆的标准方程【答案】或类型四：椭圆的综合问题例7设F1、F2是椭圆的两个焦点，P是椭圆上的点，且|PF1|PF2|21，则PF1F2的面积等于_【答案】4【解析】由椭圆方程，得a3，b2，PF1PF22a6又PF1PF221，PF14，PF22，由可知PF1F2是直角三角形，故PF1F2的面积为PF1·PF2×2×44【思路点拨】解决椭圆焦点三角形有关问题的关键在于充分利用椭圆的定义以及余弦定理、正弦定理举一反三：【变式1】已知P为椭圆上的一点，是两个焦点，求的面积【答案】【变式2】ABC两顶点的坐标分别是B（6，0）和C（6，0），另两边AB、AC的斜率的积是，则顶点A的轨迹方程是（ ）A BC D【答案】D