2023年椭圆的简单几何性质典型例题.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 课前思考:我们是如何定义圆的?又是如何推导出圆的标准方程的?1.椭圆的第一定义 平面内与两个定点1F、2F的距离的和等于常数(大于21|F F)的点的轨迹叫做椭圆。这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点的距离叫椭圆的焦距。若M为椭圆上任意一点,则有21|2MFMFa。问题:假设与两定点的距离之和为 d,为什么要满足 d2c 呢?(1)当 d=2c 时,轨迹是什么?(2)当 d|F1F2|时,是椭圆;(2)、当 d=|F1F2|时,是线段;(3)、当 d|F1F2|轨迹不存在.3.椭圆的标准方程 步骤:(1)建系设点 (2)写出点的集合 (3)写出代数方程 (4)化简方程 (四)方
2、程推导,学会建系 取过焦点21,FF的直线为x轴,线段21FF的垂直平分线为y轴 设),(yxP为椭圆上的任意一点,椭圆的焦距是c2(0c).则)0,(),0,(21cFcF,又设 M 与21,FF距离之和等于a2(ca22)(常数)aPFPFPP221 221)(ycxPF又,aycxycx2)()(2222,化简,得 )()(22222222caayaxca,由定义ca22,022ca 令222bca代入,得 222222bayaxb,两边同除22ba得 12222byax 此即为椭圆的标准方程它所表示的椭圆的焦点在x轴上,焦点是)0,()0,(21cFcF,中心在PF2F1xOy学习必备
3、 欢迎下载 坐标原点的椭圆方程 其中222bca 注意若坐标系的选取不同,可得到椭圆的不同的方程 如果椭圆的焦点在y轴上(选取方式不同,调换yx,轴)焦点则变成),0(),0(21cFcF,只要将方程12222byax中的yx,调换,即可得 12222bxay,也是椭圆的标准方程 理解:所谓椭圆标准方程,一定指的是焦点在坐标轴上,且两焦点的中点为坐标原点;在12222byax与12222bxay这两个标准方程中,都有0 ba的要求,如方程),0,0(122nmnmnymx就不能肯定焦点在哪个轴上;分清两种形式的标准方程,可与直线截距式1byax类比,如12222byax中,由于ba,所以在x轴
4、上的“截距”更大,因而焦点在x轴上(即看22,yx分母的大小)椭圆的标准方程为:22221xyab(0ab)(焦点在 x 轴上)或12222bxay(0ab)(焦点在 y 轴上)。注:以上方程中,a b的大小0ab,其中222cab;总结 在22221xyab和22221yxab两个方程中都有0ab 的条件,要分清焦点的位置,只要看2x和2y的分母的大小。例如椭圆221xymn(0m,0n,mn)当mn时表示焦点在x轴上的椭圆;当mn时表示焦点在y轴上的椭圆。典型例题一 PF2F1xOy任意一点则有问题假设与两定点的距离之和为为什么要满足呢当时轨迹轴线段取过焦点的垂直平分线为轴设为椭圆上的任意
5、一点椭圆的焦距是的椭圆方程其中注意若坐标系的选取不同可得到椭圆的不同的方程如果学习必备 欢迎下载 例 1 椭圆的一个顶点为02,A,其长轴长是短轴长的 2 倍,求椭圆的标准方程 分析:题目没有指出焦点的位置,要考虑两种位置 解:(1)当02,A为长轴端点时,2a,1b,椭圆的标准方程为:11422yx;(2)当02,A为短轴端点时,2b,4a,椭圆的标准方程为:116422yx;说明:椭圆的标准方程有两个,给出一个顶点的坐标和对称轴的位置,是不能确定椭圆的横竖的,因而要考虑两种情况 典型例题二 例 2 一个椭圆的焦点将其准线间的距离三等分,求椭圆的离心率 解:31222cac 223ac,33
6、31e 说明:求椭圆的离心率问题,通常有两种处理方法,一是求a,求c,再求比二是列含a和c的齐次方程,再化含e的方程,解方程即可 典型例题三 例 3 已知中心在原点,焦点在x轴上的椭圆与直线01yx交于A、B两点,M为AB中点,OM的斜率为 0.25,椭圆的短轴长为 2,求椭圆的方程 解:由题意,设椭圆方程为1222yax,由101222yaxyx,得 021222xaxa,任意一点则有问题假设与两定点的距离之和为为什么要满足呢当时轨迹轴线段取过焦点的垂直平分线为轴设为椭圆上的任意一点椭圆的焦距是的椭圆方程其中注意若坐标系的选取不同可得到椭圆的不同的方程如果学习必备 欢迎下载 222112aa
7、xxxM,2111axyMM,4112axykMMOM,42a,1422yx为所求 说明:(1)此题求椭圆方程采用的是待定系数法;(2)直线与曲线的综合问题,经常要借用根与系数的关系,来解决弦长、弦中点、弦斜率问题 典型例题四 例 4 椭圆192522yx上不同三点11yxA,594,B,22yxC,与焦点04,F的距离成等差数列(1)求证821 xx;(2)若线段AC的垂直平分线与x轴的交点为T,求直线BT的斜率k 证明:(1)由椭圆方程知5a,3b,4c 由圆锥曲线的统一定义知:acxcaAF12,11545xexaAF 同理 2545xCF BFCFAF2,且59BF,518545545
8、21xx,即 821 xx(2)因为线段AC的中点为2421yy,所以它的垂直平分线方程为 42212121xyyxxyyy 又点T在x轴上,设其坐标为 00,x,代入上式,得 任意一点则有问题假设与两定点的距离之和为为什么要满足呢当时轨迹轴线段取过焦点的垂直平分线为轴设为椭圆上的任意一点椭圆的焦距是的椭圆方程其中注意若坐标系的选取不同可得到椭圆的不同的方程如果学习必备 欢迎下载 212221024xxyyx 又点11yxA,22yxB,都在椭圆上,212125259xy 222225259xy 21212221259xxxxyy 将此式代入,并利用821 xx的结论得 253640 x 45
9、40590 xkBT 典型例题五 例 5 已知椭圆13422yx,1F、2F为两焦点,问能否在椭圆上找一点M,使M到左准线l的距离MN是1MF与2MF的等比中项?若存在,则求出点M的坐标;若不存在,请说明理由 解:假设M存在,设11yxM,由已知条件得 2a,3b,1c,21e 左准线l的方程是4x,14xMN 又由焦半径公式知:111212xexaMF,112212xexaMF 212MFMFMN,任意一点则有问题假设与两定点的距离之和为为什么要满足呢当时轨迹轴线段取过焦点的垂直平分线为轴设为椭圆上的任意一点椭圆的焦距是的椭圆方程其中注意若坐标系的选取不同可得到椭圆的不同的方程如果学习必备
10、欢迎下载 11212122124xxx 整理得048325121 xx 解之得41x或5121x 另一方面221x 则与矛盾,所以满足条件的点M不存在 说明:(1)利用焦半径公式解常可简化解题过程(2)本例是存在性问题,解决存在性问题,一般用分析法,即假设存在,根据已知条件进行推理和运算进而根据推理得到的结果,再作判断(3)本例也可设sin3cos2,M存在,推出矛盾结论(读者自己完成)典型例题六 例 6 已知椭圆1222yx,求过点2121,P且被P平分的弦所在的直线方程 分析一:已知一点求直线,关键是求斜率,故设斜率为k,利用条件求k 解法一:设所求直线的斜率为k,则直线方程为2121xk
11、y代入椭圆方程,并整理得 0232122212222kkxkkxk 由韦达定理得22212122kkkxx P是弦中点,121 xx故得21k 所以所求直线方程为0342 yx 分析二:设弦两端坐标为11yx,、22yx,列关于1x、2x、1y、2y的方程组,从而求斜率:2121xxyy 任意一点则有问题假设与两定点的距离之和为为什么要满足呢当时轨迹轴线段取过焦点的垂直平分线为轴设为椭圆上的任意一点椭圆的焦距是的椭圆方程其中注意若坐标系的选取不同可得到椭圆的不同的方程如果学习必备 欢迎下载 解法二:设过2121,P的直线与椭圆交于11yxA,、22yxB,则由题意得 1.11212212122
12、222121yyxxyxyx,得0222212221yyxx 将、代入得212121xxyy,即直线的斜率为21 所求直线方程为0342 yx 说明:(1)有关弦中点的问题,主要有三种类型:过定点且被定点平分的弦;平行弦的中点轨迹;过定点的弦中点轨迹(2)解法二是“点差法”,解决有关弦中点问题的题较方便,要点是巧代斜率(3)有关弦及弦中点问题常用的方法是:“韦达定理应用”及“点差法”有关二次曲线问题也适用 典型例题七 例 7 求适合条件的椭圆的标准方程(1)长轴长是短轴长的 2 倍,且过点62,;(2)在x轴上的一个焦点与短轴两端点的联机互相垂直,且焦距为 6 分析:当方程有两种形式时,应分别
13、求解,如(1)题中由12222byax求出1482a,372b,在得方程13714822yx后,不能依此写出另一方程13714822xy 解:(1)设椭圆的标准方程为12222byax或12222bxay 由已知ba2 又过点62,因此有 任意一点则有问题假设与两定点的距离之和为为什么要满足呢当时轨迹轴线段取过焦点的垂直平分线为轴设为椭圆上的任意一点椭圆的焦距是的椭圆方程其中注意若坐标系的选取不同可得到椭圆的不同的方程如果学习必备 欢迎下载 1622222ba或1262222ba 由、,得1482a,372b或522a,132b故所求的方程为 13714822yx或1135222xy(2)设方
14、程为12222byax由已知,3c,3 cb,所以182a故所求方程为191822yx 说明:根据条件求椭圆的标准方程的思路是“选标准,定参数”关键在于焦点的位置是否确定,若不能确定,应设方程12222byax或12222bxay 典型例题八 例 8 椭圆1121622yx的右焦点为F,过点31,A,点M在椭圆上,当MFAM2为最小值时,求点M的坐标 分析:本题的关键是求出离心率21e,把MF2转化为M到右准线的距离,从而得最小值一般地,求MFeAM1均可用此法 解:由已知:4a,2c所以21e,右准线8xl:过A作lAQ,垂足 为Q,交椭圆 于M,故MFMQ2 显然MFAM2的最小值为AQ,
15、即M为所求点,因此3My,且M在椭圆上 故32Mx 所以332,M 说明:本题关键在于未知式MFAM2中的“2”的处理事实上,如图,21e,任意一点则有问题假设与两定点的距离之和为为什么要满足呢当时轨迹轴线段取过焦点的垂直平分线为轴设为椭圆上的任意一点椭圆的焦距是的椭圆方程其中注意若坐标系的选取不同可得到椭圆的不同的方程如果学习必备 欢迎下载 即MF是M到右准线的距离的一半,即图中的MQ,问题转化为求椭圆上一点M,使M到A的距离与到右准线距离之和取最小值 典型例题九 例 9 求椭圆1322yx上的点到直线06 yx的距离的最小值 分析:先写出椭圆的参数方程,由点到直线的距离建立三角函数关系式,
16、求出距离的最小值 解:椭圆的参数方程为.sincos3yx,设椭圆上的点的坐标为sincos3,则点到直线的距离为 263sin226sincos3d 当13sin时,22最小值d 说明:当直接设点的坐标不易解决问题时,可建立曲线的参数方程 典型例题十 例 10 设椭圆的中心是坐标原点,长轴在x轴上,离心率23e,已知点230,P到这个椭圆上的点的最远距离是7,求这个椭圆的方程,并求椭圆上的点P的距离等于7的点的坐标 分析:本题考查椭圆的性质、距离公式、最大值以及分析问题的能力,在求d的最大值时,要注意讨论b的取值范围此题可以用椭圆的标准方程,也可用椭圆的参数方程,要善于应用不等式、平面几何、
17、三角等知识解决一些综合性问题,从而加强等价转换、形数结合的思想,提高逻辑推理能力 解法一:设所求椭圆的直角坐标方程是12222byax,其中0 ba待定 任意一点则有问题假设与两定点的距离之和为为什么要满足呢当时轨迹轴线段取过焦点的垂直平分线为轴设为椭圆上的任意一点椭圆的焦距是的椭圆方程其中注意若坐标系的选取不同可得到椭圆的不同的方程如果学习必备 欢迎下载 由222222221ababaace可得 2143112eab,即ba2 设椭圆上的点 yx,到点P的距离是d,则 4931232222222yybyayxd 34213493342222byyyb 其中byb 如果21b,则当by时,2d
18、(从而d)有最大值 由题设得22237 b,由此得21237b,与21b矛盾 因此必有21b成立,于是当21y时,2d(从而d)有最大值 由题设得34722 b,可得1b,2a 所求椭圆方程是11422yx 由21y及求得的椭圆方程可得,椭圆上的点213,点213,到点230,P的距离是7 解法二:根据题设条件,可取椭圆的参数方程是sincosbyax,其中0 ba,待定,20,为参数 由22222221ababaace可得 2143112eab,即ba2 任意一点则有问题假设与两定点的距离之和为为什么要满足呢当时轨迹轴线段取过焦点的垂直平分线为轴设为椭圆上的任意一点椭圆的焦距是的椭圆方程其中
19、注意若坐标系的选取不同可得到椭圆的不同的方程如果学习必备 欢迎下载 设椭圆上的点 yx,到点230,P的距离为d,则 22222223sincos23bayxd 49s in3s in34222bbb 3421s in3222bbb 如果121b,即21b,则当1sin时,2d(从而d)有最大值 由题设得22237 b,由此得21237b,与21b矛盾,因此必有121b成立 于是当b21sin时2d(从而d)有最大值 由题设知34722 b,1b,2a 所求椭圆的参数方程是sincos2yx 由21sin,23cos,可得椭圆上的是213,213,典型例题十一 例 11 设x,Ry,xyx63
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- 2023 椭圆 简单 几何 性质 典型 例题
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