内容正文:
3.1.2椭圆中的焦点三角形(学生版)
一.教学目标
1.了解椭圆中焦点三角形的概念,掌握椭圆中的焦点三角形的性质.
2.通过椭圆焦点三角形性质的学习,领会数学中的转化与化归、数形结合思想.
二.基础知识梳理
1.定义:椭圆上的动点与两个焦点构成的三角形叫作焦点三角形
2.椭圆焦点三角形的性质:
性质一:已知椭圆方程为两焦点分别为设焦点三角形中则。
证明:
性质二:已知椭圆方程为左右两焦点分别为设焦点三角形,若最大,则点P为椭圆短轴的端点。
证明:
性质三:已知椭圆方程为两焦点分别为设焦点三角形中则
证明:
性质四:焦点三角形的周长L=2a+2c.
2、 典型例题
类型1 求椭圆的焦点三角形的面积
例1、已知点在椭圆上,是椭圆的焦点,且,求
(1)
(2)的面积
跟踪训练:
1.设分别为椭圆的左、右焦点,O为坐标原点,点P在C上,若,则的内切圆的面积为 .
2(多选).已知椭圆的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,的面积为,则( )
A.点的横坐标为 B.的周长为16
C.的内切圆的半径为 D.的外接圆的半径为
类型2 与椭圆焦点三角形中内角相关问题
例2、已知椭圆的焦距为,设椭圆的上顶点为,左右焦点分别为,且是顶角为的等腰三角形,求椭圆的标准方程
跟踪训练:
1.已知点在焦点为的椭圆上,若,求的值.
2.已知椭圆的左、右焦点分别为,,P为椭圆C在第一象限内的一点,,则点P的横坐标为 .
类型3 椭圆焦点三角形中的角平分线问题
例3、已知,分别是椭圆的左,右焦点,是椭圆上一点,的角平分线与的交点恰好在轴上,则线段的长度为( )
A. B. C. D.
跟踪训练:
1.已知为椭圆上的点,分别为椭圆的左、右焦点,椭圆的离心率为的平分线交线段于点,则( )
A.2 B. C. D.
2.如图,椭圆的左,右焦点分别为,,点P是椭圆上任意一点(与,不共线),M在的延长线上,PN是的角平分线,过作垂直于PN,垂足为Q,则 .
三、强化提升
1.已知椭圆为的左、右焦点,为上的一个动点(异于左右顶点),设的外接圆面积为,内切圆面积为,则的最小值为 .
2.已知分别是椭圆的左、右焦点,是椭圆在第一象限内的一点,若,则 .
3.椭圆的离心率为,分别为的左、右焦点,若,是上轴上方的两点且,则 .
4.已知椭圆的左、右焦点分别为,,点M在椭圆C上,且,(为原点),则 .
5.已知椭圆的两焦点分别为、.若椭圆上有一点P,使,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
6.已知椭圆E:的左、右焦点分别为,,点P在椭圆E上,.
(1)求的面积S;
(2)研究的内角的变化规律.
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3.1.2椭圆中的焦点三角形(教师版)
一.教学目标
1.了解椭圆中焦点三角形的概念,掌握椭圆中的焦点三角形的性质.
2.通过椭圆焦点三角形性质的学习,领会数学中的转化与化归、数形结合思想.
二.基础知识梳理
1.定义:椭圆上的动点与两个焦点构成的三角形叫作焦点三角形
2.椭圆焦点三角形的性质:
性质一:已知椭圆方程为两焦点分别为设焦点三角形中则。
证明:
性质二:已知椭圆方程为左右两焦点分别为设焦点三角形,若最大,则点P为椭圆短轴的端点。
证明:设,由焦半径公式可知:,
在中,
=
性质三:已知椭圆方程为两焦点分别为设焦点三角形中则
证明:设则在中,由余弦定理得:
命题得证。
性质四:焦点三角形的周长L=2a+2c.
2、 典型例题
类型1 求椭圆的焦点三角形的面积
例1、已知点在椭圆上,是椭圆的焦点,且,求
(1)
(2)的面积
【答案】(1)48
(2)24
【详解】(1)
因为椭圆方程为,则,
即,可得,
因为,则
即,所以.
(2)
由(1)得,
因为,所以.
跟踪训练:
1.设分别为椭圆的左、右焦点,O为坐标原点,点P在C上,若,则的内切圆的面积为 .
【答案】
【详解】不妨设,,则.
在中,由余弦定理得,.
由,且,
可得,
即,
所以,
所以内切圆半径为,
所以的内切圆的面积为.
故答案为:
2(多选).已知椭圆的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,的面积为,则( )
A.点的横坐标为 B.的周长为16
C.的内切圆的半径为 D.的外接圆的半径为
【答案】BCD
【详解】由题意知,,,则,.
对于A选项,因为,解得,又,
则,,故A错误;
对于B选项,的周长为,故B正确;
对于C选项,设的内切圆的半径,
则,
又,,
解得,故C正确;
对于D选项,在中,
由,
解得,
又,
即,
整理得:,
即,
即,
又,
解得,
设的外接圆的半径为,
由正弦定理知: ,即,解得,故D正确.
故选:BCD.
类型2 与椭圆焦点三角形中内角相关问题
例2、已知椭圆的焦距为,设椭圆的上顶点为,左右焦点分别为,且是顶角为的等腰三角形,求椭圆的标准方程
【答案】
【分析】由题意,得到关于椭圆参数的方程组,解出即可.
【详解】由题意知:,解得,
所以椭圆的标准方程.
跟踪训练:
1.已知点在焦点为的椭圆上,若,求的值.
【答案】
【详解】
由椭圆方程知:,,,
,,
由椭圆定义知:,
,
解得:
2.已知椭圆的左、右焦点分别为,,P为椭圆C在第一象限内的一点,,则点P的横坐标为 .
【答案】2
【详解】由题知,设,,则,
由余弦定理得,即,
所以,又,
所以,所以,
所以,所以,
代入,得,又点P位于第一象限,所以点P的横坐标为2.
故答案为:2.
类型3 椭圆焦点三角形中的角平分线问题
例3、已知,分别是椭圆的左,右焦点,是椭圆上一点,的角平分线与的交点恰好在轴上,则线段的长度为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由题意可知,点只能在第一、四象限,不妨设点在第一象限,如图所示:
设,又,
由题意可知,直线的斜率一定存在,
所以,直线,即,则点,
直线,化为一般形式得,
因为点在的角平分线上,所以点到直线与的距离相等,
点到直线的距离,
点到直线的距离,
于是,化简得,
即,
又点在椭圆上,所以,得,
因此,,即,
解得或,点在第一象限,所以,,
则点,
所以.
故选:C.
跟踪训练:
1.已知为椭圆上的点,分别为椭圆的左、右焦点,椭圆的离心率为的平分线交线段于点,则( )
A.2 B. C. D.
【答案】A
【详解】因为的平分线交线段于点,所以,
由正弦定理得,.
又因为,
所以,即.
不妨设,则,
则,解得,
所以.
故选:A.
2.如图,椭圆的左,右焦点分别为,,点P是椭圆上任意一点(与,不共线),M在的延长线上,PN是的角平分线,过作垂直于PN,垂足为Q,则 .
【答案】2
【详解】由题意,延长交于,连接,如下图:
因为为的角平分线且,所以,
则,即,
在中,易知分别为的中点,即为中位线,
所以.
故答案为:.
三、强化提升
1.已知椭圆为的左、右焦点,为上的一个动点(异于左右顶点),设的外接圆面积为,内切圆面积为,则的最小值为 .
【答案】
【详解】由于,所以,,故,设,当为短轴端点时,最大,此时为等边三角形,所以,
设外接圆半径为,则,即,
由余弦定理得:,整理可得,
所以的面积,故的内切圆半径,
所以,因为,
所以,
当且仅当,即,即时取等号,所以的最小值为.
2.已知分别是椭圆的左、右焦点,是椭圆在第一象限内的一点,若,则 .
【答案】/
【详解】
由椭圆方程得:,,,;
设,由椭圆定义知:,
,,即,
解得:或;
为椭圆在第一象限内的点,,即,,;
.
故答案为:.
3.椭圆的离心率为,分别为的左、右焦点,若,是上轴上方的两点且,则 .
【答案】3
【详解】,解得,故椭圆,,
连接,如图所示:
则,,解得,
则,,
故,即,
解得,故.
故答案为:
4.已知椭圆的左、右焦点分别为,,点M在椭圆C上,且,(为原点),则 .
【答案】
【详解】由椭圆方程可知,,,,则,, ,
设,,有,
中,由余弦定理,有,
即,得,有,
由,解得:,
则点M为椭圆的上顶点或下顶点,有.
故答案为:
5.已知椭圆的两焦点分别为、.若椭圆上有一点P,使,则的取值范围是( ).
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由题意得,以为直径的圆与椭圆有交点,
以为直径的圆的方程为,与联立得
,
故,即,即,
,,
故选:B
6.已知椭圆E:的左、右焦点分别为,,点P在椭圆E上,.
(1)求的面积S;
(2)研究的内角的变化规律.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【详解】(1)如图所示,,设,,则,
在中,由余弦定理得
,即.
所以.
(2)方法一:在中运用余弦定理,则有,
由于,且,
所以,
当且仅当,即P为椭圆与y轴交点时取等号,此时最小,取得最大值.
方法二:利用(1)中结论探讨,因为为的内角,所以,即.
如图,令点P按顺时针方向由点A向点B运动,
则的边不变,但边上的高逐渐增大,故S逐渐变大,
从而逐渐变大,由可知,也逐渐变大.
由此可见,点P的纵坐标的绝对值越大,也越大,当点P与点B重合时,达到最大值.
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