2023年椭圆的简单几何性质精品讲义人教A版.pdf
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1、第 2 课时 椭圆方程及性质的应用 (教师用书独具)三维目标 1.知识与技能 掌握利用根的判别式判断直线与椭圆位置关系的方法,初步探寻弦长公式有关知识 2过程与方法 通过问题的提出与解决,培养学生探索问题、解决问题的能力领悟数形结合和化归等思想 3情感、态度与价值观 培养学生自主参与意识,激发学生探索数学的兴趣 重点、难点 重点:掌握直线与椭圆位置关系的判断方法,注意数形结合思想的渗透 难点:应用直线与椭圆位置关系的知识解决一些简单几何问题和实际问题 教学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课,涉及直线与椭圆的位置关系、椭圆的实际应用问题,掌握好椭圆方程与性质,类比直线与圆的位置关系的研究
2、方法是突破重点与难点的关键 (教师用书独具)教学建议 由于学生已经学习了直线与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程,但大部分还停留在经验基础上,主动迁移能力、整合能力较弱,所以本节课宜采用启发引导式教学;同时借助多媒体,充分发挥其形象、生动的作用 教学流程 创设问题情境,引出命题:能否用几何法判断直线与椭圆的位置关系?引导学生结合以前学习过的直线与圆的位置关系,通过比较、分析,得出判断方法代数法.引导学生分析代数法判断直线与椭圆位置关系的步骤,引出解题关键与注意事项.通过例1及其变式训练,使学生掌握直线与椭圆相交、相切、相离的条件及应用.通过例2及其变式训练,使学生掌握直线与椭圆相交问题,学会
3、求直线方程和弦长的方法.错误!错误!错误!(对应学生用书第 25 页)课标解读 1.掌握椭圆的方程及其性质的应用(重点)2掌握直线与椭圆位置关系的判断方法,初步探寻弦长公式(难点)点与椭圆的位置关系【问题导思】点与椭圆有几种位置关系?【提示】三种位置关系:点在椭圆上,点在椭圆内,点在椭圆外 设点 P(x0,y0),椭圆x2a2y2b21(ab0)(1)点 P 在椭圆上x20a2y20b21;(2)点 P 在椭圆内x20a2y20b21;(3)点 P 在椭圆外x20a2y20b21.直线与椭圆的位置关系【问题导思】和化归等思想情感态度与价值观培养学生自主参与意识激发学生探索数学内容是在熟练椭圆方
4、程与性质的基础上的习题课涉及直线与椭圆的位与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程但大部分还停留在经验基础1直线与椭圆有几种位置关系?【提示】三种位置关系:相离、相切、相交 2我们知道,可以用圆心到直线的距离 d 与圆的半径 r 的大小关系判断直线与圆的位置关系,这种方法称为几何法,能否用几何法判断直线与椭圆的位置关系?【提示】不能 3用什么方法判断直线与椭圆的位置关系?【提示】代数法 直线 ykxm 与椭圆x2a2y2b21(ab0)的位置关系联立 ykxm,x2a2y2b21,消 y得一个一元二次方程 位置关系 解的个数 的取值 相交 两解 0 相切 一解 0 相离 无解 0 (对应学生用书
5、第 26 页)直线与椭圆的位置关系的判定 当 m 为何值时,直线 yxm 与椭圆x24y21 相交、相切、相离?【思路探究】错误!错误!错误!错误!【自主解答】联立方程组得 和化归等思想情感态度与价值观培养学生自主参与意识激发学生探索数学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课涉及直线与椭圆的位与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程但大部分还停留在经验基础 yxm,x24y21,将代入得x24(xm)21,整理得 5x28mx4m240 (8m)245(4m24)16(5m2)当 0,即 5m 5时,方程有两个不同的实数根,代入可得到两个不同的公共点坐标,此时直线与椭圆相交;当 0,即 m
6、5或 m 5时,方程有两个相等的实数根,代入可得到一个公共点坐标,此时直线与椭圆相切;当 0,即 m 5或m 5时,方程没有实数根,直线与椭圆相离 判断直线与椭圆位置关系的步骤:试判断直线 yx12与椭圆 x24y22 的位置关系 和化归等思想情感态度与价值观培养学生自主参与意识激发学生探索数学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课涉及直线与椭圆的位与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程但大部分还停留在经验基础【解】联立方程组得 yx12,x24y22,消去 y,整理得 5x24x10,(*)(4)245(1)360,即方程(*)有两个实数根,所以方程组有两组解,即直线和椭圆相交 直线与椭
7、圆相交问题 已知椭圆x236y291 和点 P(4,2),直线 l 经过点 P 且与椭圆交于 A,B两点(1)当直线 l 的斜率为12时,求线段 AB 的长度;(2)当 P 点恰好为线段 AB的中点时,求 l 的方程【思路探究】(1)你能写出直线方程吗?怎样求此直线在椭圆上截得的弦长的长度?(2)点 P 与 A、B 的坐标之间有怎样的关系?能否用根与系数的关系求得直线的斜率?【自主解答】(1)由已知可得直线 l 的方程为 y212(x4),即 y12x.由 y12x,x236y291,可得 x2180,若设 A(x1,y1),B(x2,y2),则 x1x20,x1x218.于是|AB|x1x2
8、2 y1y22 x1x2214 x1x22 52 x1x224x1x2526 23 10.所以线段 AB的长度为 3 10.(2)法一:设 l 的斜率为 k,则其方程为 y2k(x4)和化归等思想情感态度与价值观培养学生自主参与意识激发学生探索数学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课涉及直线与椭圆的位与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程但大部分还停留在经验基础联立 x236y291,y2k x4,消去 y 得(14k2)x2(32k216k)x(64k264k20)0.若设 A(x1,y1),B(x2,y2),则 x1x232k216k14k2,由于 AB的中点恰好为 P(4,2),所
9、以x1x2216k28k14k24,解得 k12.这时直线 l 的方程为 y212(x4),即 y12x4.法二:设 A(x1,y1),B(x2,y2),则有 x2136y2191,x2236y2291,两式相减得x22x2136y22y2190.由于 P(4,2)是 AB 的中点,x1x28,y1y24,从而(x2x1)2(y2y1)0,kABy2y1x2x112,于是直线 AB,即为 l 的方程为 y212(x4),即 y12x4.1求直线与椭圆相交所得弦长问题,通常解法是将直线方程与椭圆方程联立,然后消去 y(或 x)得到关于 x(或 y)的一元二次方程,根据两点间的距离公式以及根与系数
10、的关系求和化归等思想情感态度与价值观培养学生自主参与意识激发学生探索数学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课涉及直线与椭圆的位与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程但大部分还停留在经验基础解 也 可 以 直 接 代 入 弦 长 公 式:|P1P2|1k2 x1x224x1x211k2 y1y224y1y2求解 2解决直线与椭圆相交弦的中点有关的问题时,通常有两种方法:法一:由直线的方程与椭圆的方程组成的方程组消去y后转化为关于x的一元二次方程,再利用根与系数的关系,运用中点坐标公式建立方程组求解 法二:通过弦 AB的端点的坐标是椭圆的方程的解,得到两个“对称方程”,然后将两个方程相减,再
11、变形运算转化为直线的斜率公式,这种方法通常称为“点差法”过点 P(1,1)的直线与椭圆x24y221 交于 A,B 两点,若线段 AB 的中点恰为点 P,求AB所在的直线方程及弦长|AB|.【解】设 A(x1,y1),B(x2,y2),由于 A,B 两点在椭圆上,x212y214,x222y224.两式相减,得(x1x2)(x1x2)2(y1y2)(y1y2)0 显然 x1x2,故由得:kABy1y2x1x2x1x22 y1y2.又点 P(1,1)是弦 AB 的中点,x1x22,y1y22.把代入得:kAB12,直线 AB的方程为 y112(x1),即 x2y30 由 x2y30,x24y22
12、1,消去 y 得 3x26x10,x1x22,x1x213,和化归等思想情感态度与价值观培养学生自主参与意识激发学生探索数学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课涉及直线与椭圆的位与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程但大部分还停留在经验基础|AB|1k2 x1x224x1x2 114243303.与椭圆相关的实际应用问题 图 213 如图 213,某隧道设计为双向四车道,车道总宽 22 米,要求通行车辆限高 4.5 米,隧道的拱线近似地看成半个椭圆形状若最大拱高 h 为 6 米,则隧道设计的拱宽 l 是多少?【思路探究】恰当建系 设椭圆方程 错误!错误!错误!【自主解答】如图建立直角坐标
13、系,则点 P(11,4.5),椭圆方程为x2a2y2b21.P(11,4.5)在椭圆上,112a24.52b21,又 bh6 代入式,得 a44 77.此时 l2a88 7733.3(米)因此隧道的拱宽约为 33.3 米 和化归等思想情感态度与价值观培养学生自主参与意识激发学生探索数学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课涉及直线与椭圆的位与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程但大部分还停留在经验基础 1解答与椭圆相关的应用问题,事物的实际含义向椭圆的几何性质的转化是关键,其次要充分利用椭圆的方程对变量进行讨论,以解决实际问题 2实际问题中,最后的结论不可少,一定要结合实际问题中变量的含义
14、做出结论 有一椭圆形溜冰场,长轴长 100 m,短轴长 60 m,现要在这个溜冰场上划定一个各顶点都在溜冰场边界上的矩形区域,且使这个区域的面积最大,应把这个矩形的顶点定位在何处?这时矩形的周长是多少?【解】分别以椭圆的长轴、短轴各自所在的直线为 x 轴和 y 轴,建立如图所示的平面直角坐标系 xOy,设矩形 ABCD 的各顶点都在椭圆上因为矩形的各顶点都在椭圆上,而矩形是中心对称图形,又是以过对称中心且垂直其一边的直线为对称轴的轴对称图形,所以矩形 ABCD 关于原点 O 及 x 轴,y 轴都对称 已知椭圆的长轴长 2a100 m,短轴长 2b60 m,则椭圆的方程为x2502y23021.
15、考虑第一象限内的情况,设 A(x0,y0),则有 1x20502y203022x20502y203022x0y01 500,当且仅当x20502y2030212,即 x025 2,y015 2时,等号成立,此时矩形 ABCD 的面积 S4x0y0取最大值 3 000 m2.和化归等思想情感态度与价值观培养学生自主参与意识激发学生探索数学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课涉及直线与椭圆的位与圆位置关系及相关知识的推导及运用过程但大部分还停留在经验基础这时矩形的周长为 4(x0y0)4(25 215 2)160 2(m).(对应学生用书第 27 页)运用“设而不求”法研究直线和 椭圆位置关
16、系问题 (12 分)(2013 本溪高二检测)已知椭圆方程为x2a2y2b21(ab0),过点A(a,0),B(0,b)的直线倾斜角为6,原点到该直线的距离为32.(1)求椭圆的方程;(2)斜率大于零的直线过 D(1,0)与椭圆分别交于点 E,F,若ED2DF,求直线 EF 的方程;(3)对于 D(1,0),是否存在实数 k,使得直线 ykx2 分别交椭圆于点 P,Q,且|DP|DQ|,若存在,求出 k的值,若不存在,请说明理由【思路点拨】和化归等思想情感态度与价值观培养学生自主参与意识激发学生探索数学内容是在熟练椭圆方程与性质的基础上的习题课涉及直线与椭圆的位与圆位置关系及相关知识的推导及运
17、用过程但大部分还停留在经验基础【规范解答】(1)由ba33,12ab1232a2b2,得 a 3,b1,所以椭圆的方程是x23y21.2 分(2)设 EF:xmy1(m0)代入x23y21,得(m23)y22my20.设 E(x1,y1),F(x2,y2)由ED2DF,得 y12y2,4 分 由 y1y2y22mm23,y1y22y222m23得(2mm23)21m23,m1,m1(舍去),直线 EF 的方程为 xy1,即 xy10.7 分(3)记 P(x1,y1),Q(x2,y2)将 ykx2 代入x23y21,得(3k21)x212kx90(*),x1,x2是此方程的两个相异实根 和化归等
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- 2023 椭圆 简单 几何 性质 精品 讲义
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