内容正文:
第33课 椭 圆
普查与练习33 Ⅰ 椭圆的定义、标准方程及几何性质
1.椭圆标准方程的不同求法
a.利用定义法求椭圆的标准方程(与椭圆有关的轨迹问题)
(1)(湖南常德期中,5分)已知M(-2,0),P是圆N:x2-4x+y2-32=0上一动点,线段MP的垂直平分线交NP于点Q,则动点Q的轨迹方程为( )
A.+=1 B.-=1
C.+=1 D.-=1
解析:圆N:x2-4x+y2-32=0可化为(x-2)2+y2=36,∴圆心为N(2,0),半径r=6.
∵M(-2,0),∴|MN|=4.
连接QM,∵Q在MP的垂直平分线上,∴|QM|=|QP|.
∵|QN|+|QM|=|QN|+|QP|=|NP|=r=6>|MN|,
∴根据椭圆的定义,可知点Q的轨迹是以原点为中心,以M,N为焦点,长轴长等于6的椭圆,
∴a=3,c=2,b2=a2-c2=9-4=5,
∴点Q的轨迹方程为+=1.
故选A.
b.利用待定系数法求椭圆的标准方程
(2)(2024汇编,16分)求满足下列条件的椭圆的标准方程.
(Ⅰ)焦点分别为(0,-2),(0,2),经过点(4, 3);
(Ⅱ)经过两点(2,-),;
(Ⅲ)过点(2,-),且与椭圆+=1有相同的离心率;
(Ⅳ)过点M(2,),且与椭圆9x2+5y2=45有相同的焦点.
解:(Ⅰ)(法一)∵椭圆的焦点在y轴上,
∴可设它的标准方程为+=1(a>b>0).
由椭圆的定义知2a=+=12,∴a=6.又∵c=2,∴b2=a2-c2=32,∴所求椭圆的标准方程为+=1.(4分)
(法二)∵椭圆的焦点在y轴上,∴可设它的标准方程为+=1(a>b>0).∵椭圆过点(4, 3),∴+=1.又c2=a2-b2=4,解得a2=36,b2=32,∴所求椭圆的标准方程为+=1.(4分)
(Ⅱ)(法一)若焦点在x轴上,设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).
由已知条件,得解得
∴所求椭圆的标准方程为+=1.
若焦点在y轴上,设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).
由已知条件,得解得
∴a2=4,b2=8,a2<b2,与a>b>0矛盾,舍去.
综上可知,椭圆的标准方程为+=1.(8分)
(法二)设椭圆的方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n),
分别将两点的坐标(2,-), 代入椭圆的方程,得 解得
∴所求椭圆的标准方程为+=1.(8分)
(Ⅲ)当焦点在x轴上时,与椭圆+=1有相同离心率的椭圆方程可设为+=n(n>0).
∵椭圆过点(2,-),∴+=n,∴n=2,此时椭圆方程为+=2,即+=1.
当焦点在y轴上时,与椭圆+=1有相同离心率的椭圆方程可设为+=m(m>0).∵椭圆过点(2,-),∴+=m,∴m=,此时椭圆方程为+=,即+=1.综上所述,所求椭圆的标准方程为+=1或+=1.(12分)
(Ⅳ)(法一)由9x2+5y2=45,得+=1,其焦点分别为F1(0,2),F2(0,-2).设所求椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).∵点M(2,)在所求椭圆上,∴|MF1|+|MF2|=2a,即2a=+=4,解得a=2.又∵c=2,∴b2=a2-c2=8,∴所求椭圆的标准方程是+=1.(16分)
(法二)∵所求椭圆与椭圆+=1有相同的焦点,∴可设所求椭圆的标准方程为+=1(λ>-5).
又∵所求椭圆过点(2,),∴+=1,解得λ=3或λ=-7(不合题意,舍去),
∴所求椭圆的标准方程是+=1.(16分)
c.综合其他知识求椭圆的标准方程
(3)(2022全国甲真题,5分)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,A1,A2分别为C的左、右顶点,B为C的上顶点.若·=-1,则C的方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+y2=1
解析:由离心率e===,得=,所以b2=a2.
因为A1,A2分别为C的左、右顶点,B为上顶点,
所以A1(-a,0),A2(a,0),B(0,b),
所以=(-a,-b),=(a,-b),
所以·=-a2+b2=-a2+a2=-1,解得a2=9,所以b2=8,所以椭圆C的方程为+=1.故选B.
(4)(全国Ⅰ经典真题,5分)已知椭圆C的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为( )
A.+y2=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:(法一)由已知可设|BF2|=n,则|AF2|=2n,|BF1|=|AB|=3n,由椭圆的定义得2a=|BF1|+|BF2|=4n,∴|AF1|=2a-|AF2|=2n.
在△AF1B中,由余弦定理的推论得
cos∠F1AB=
==.
在△AF1F2中,由余弦定理得|F1F2|2=|