内容正文:
第08讲 椭圆的标准方程
题型梳理
题型方法
题型一 椭圆定义的理解
题型二 椭圆方程的求解
题型三 椭圆定义及方程的应用
知识清单
知识点01椭圆的定义
平面内到两个定点F1,F2的距离之和等于常数(大于F1F2)的点的轨迹叫作椭圆,两个定点F1,F2叫作椭圆的焦点,两个焦点间的距离叫作椭圆的焦距.
知识点02椭圆的标准方程
焦点的位置
焦点在x轴上
焦点在y轴上
图形
标准方程
+=1(a>b>0)
+=1(a>b>0)
焦点
F1(-c,0),F2(c,0)
F1(0,-c),F2(0,c)
a,b,c的关系
a2=b2+c2
知识点03点与椭圆的位置关系
点P(x0,y0)与椭圆+=1(a>b>0)的位置关系:
(1)点P在椭圆上⇔+=1;
(2)点P在椭圆内部⇔+<1;
(3)点P在椭圆外部⇔+>1.
知识点04直线与椭圆的位置关系
1. 直线与椭圆位置关系的判断
一般地,联立直线Ax+By+C=0(A,B不全为0)与椭圆+=1(a>b>0)的方程,
得整理,得到一个关于x(或y)的一元二次方程.
位置关系
Δ的取值
交点的个数
相交
Δ>0
2
相切
Δ=0
1
相离
Δ<0
0
2. 弦长公式
设直线l:y=kx+b与椭圆交于两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),
则P1P2=|x1-x2|=·
或P1P2=|y1-y2|=· (k≠0).
知识点05椭圆标准方程的求解
1. 定义法求椭圆的标准方程
根据椭圆的定义,确定a2,b2的值,结合焦点位置写出椭圆的标准方程.
2. 待定系数法求椭圆的标准方程
(1)求椭圆的标准方程,一般是先“定性”,即判断焦点所在的坐标轴,再“定量”,即确定a,b的值.
(2)求a,b的值,一方面可利用条件直接求出,另一方面可用待定系数法设出相应的标准方程,然后计算.
如果明确椭圆的焦点在x轴上,那么设所求的椭圆方程为+=1(a>b>0).
如果明确椭圆的焦点在y轴上,那么设所求的椭圆方程为+=1(a>b>0).
如果中心在原点,但焦点的位置不能明确是在x轴上,还是在y轴上,那么方程可以设为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n).
知识点06椭圆中焦点三角形问题
1. 椭圆上一点P与椭圆的两个焦点F1,F2构成的△PF1F2称为焦点三角形. 关于椭圆的焦点三角形的问题,通常要利用椭圆的定义,并结合勾股定理、正弦定理、余弦定理等知识求解.
2. 焦点三角形的常用结论:
①焦点三角形的周长L=2a+2c.
②在△PF1F2中,由余弦定理可知F1=P+P-2PF1·PF2·cos∠F1PF2.
③设P(xP,yP),则焦点三角形F1PF2的面积为c·|yP|=PF1·PF2·sin∠F1PF2=b2tan.
知识点07直线与椭圆的相交弦问题
1. 求相交弦的长的两种方法
(1)求出直线与椭圆的两交点的坐标,用两点间的距离公式求弦长.
(2)联立直线与椭圆的方程,消元,得到一个关于x(或y)的一元二次方程,设两个交点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),根据弦长公式AB=|x1-x2|
,结合根与系数的关系求弦长.
2. 与椭圆中点弦有关的三种题型及解法
(1)利用根与系数的关系求中点坐标:联立直线方程和椭圆方程构成方程组,消去x(或y)得到一元二次方程,利用一元二次方程根与系数的关系以及中点坐标公式解决.
(2)利用点差法求直线斜率或方程:利用弦的端点在椭圆上,端点坐标满足椭圆方程,将端点坐标分别代入椭圆方程,然后作差,得到中点坐标和直线斜率的关系,即若椭圆方程为+=1(a>b>0),直线与椭圆相交于点A(x1,y1),B(x2,y2),x1≠x2,且弦AB的中点为M(x,y),则 ①-②,整理得a2(-)+b2(-)=0,所以=-·=-·.
这样就建立了中点坐标与直线斜率之间的关系,从而使问题得以解决.
(3)利用共线法求直线方程:设椭圆+=1(a>b>0)与直线AB的一个交点为A(x,y),另一个交点为B,如果弦AB的中点为P(x0,y0),那么利用中点坐标公式可得B(2x0-x,2y0-y),则有+=1, +=1,两式作差即可得所求直线的方程.
其中点差法是解决中点弦问题最常用的方法,点差法中体现的设而不求思想还可以用于解决对称问题
题型方法
【题型一】椭圆定义的理解
【例1】(24-25高二上·江苏宿迁·期中)方程表示的曲线为( )
A.圆 B.椭圆 C.线段 D.不表示任何图形
【答案】C
【分析】根据椭圆的定义求解即可.
【详解】解:∵,
∴方程可表示平面内点到点与点的距离之和为的图形,
此时,
∴方程表示的轨迹是线段,
故选:C.
解题技巧
如果能确定动点运动的轨迹满足椭圆的定义,则可以判断动点的轨迹是椭圆.
【举一反三】【变式1】(23-24高二上·江苏南京·阶段练习)已知圆与圆内含,且圆心不重合,动圆与两圆相切,则圆心的轨迹为( )
A.直线 B.圆 C.双曲线 D.椭圆
【答案】D
【分析】运用圆与圆的位置关系的结论,结合椭圆定义可解.
【详解】由题意,记圆半径为.不妨令圆的半径为,圆的半径为,且,
则动圆与圆内切,与圆外切,可得:,
两式相加得:,且,故圆心的轨迹为椭圆.
故选:D.
【变式2】(23-24高二上·江苏宿迁·期中)椭圆有这样的光学性质:从椭圆的一个焦点出发的光线,经椭圆反射后,反射光线经过椭圆的另一个焦点.根据椭圆的光学性质解决下题:已知曲线的方程为,其左、右焦点分别是,,直线与椭圆切于点,且,过点且与直线垂直的直线与椭圆长轴交于点,则
【答案】
【分析】将椭圆方程化为标准方程,求得,运用椭圆的定义和光线反射定律,以及角平分线定理和椭圆的光学性质得到直线平分,可得,即可得到所求值.
【详解】
曲线C的方程为,即,即有,,
由椭圆的定义可得且,
过点且与直线垂直的直线与椭圆长轴交于点M,结合光线的反射定律可得为的角平分线,即有.
故答案为:
【变式3】(24-25高二上·江苏徐州·阶段练习)讨论方程+表示的曲线.
【答案】答案见详解
【分析】根据椭圆定义讨论判断.
【详解】表示点到点的距离,表示点到点的距离,
所以表示点到点和的距离之和,
当时,方程表示的曲线是椭圆;
当时,方程表示的曲线是线段;
当时,方程表示的曲线不存在.
【题型二】椭圆方程的求解
【例2】(23-24高二上·江苏常州·期中)若动点满足方程,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】将方程转化为,利用椭圆定义法求标准方程.
【详解】已知动点满足方程,
设,且,
则有,
故点的轨迹是以为焦点,长轴长为的椭圆,
且中心在原点,焦点在轴,即点的轨迹轨迹方程为椭圆的标准方程,
则,,
故所求轨迹方程为,
故选:B.
解题技巧
利用待定系数法求椭圆的标准方程的步骤
(1)先确定焦点位置;(2)设出方程;(3)寻求a,b,c的等量关系;(4)求a,b的值,代入所设方程.
提醒:若椭圆的焦点位置不确定,需要分焦点在x轴上和在y轴上两种情况讨论.
椭圆方程的设法
(1)与椭圆+=1(a>b>0)有相同焦点的椭圆可设为+=1(m<b2).
(2)椭圆过两定点,焦点位置不确定时,椭圆方程可设为mx2+ny2=1(m>0,n>0且m≠n).
【举一反三】【变式1】(22-23高二上·江苏镇江·阶段练习)已知定点 和一动点 ,若 ,则动点的轨迹方程为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【分析】根据椭圆的定义分析求解,注意焦点所在位置.
【详解】由题意可知:,
可知动点的轨迹是以为焦点的椭圆,
则,可得,
注意到焦点在y轴上,所以动点的轨迹方程为.
故选:D.
【变式2】(24-25高二上·江苏南京·阶段练习)方程表示的曲线的标准方程是 .
【答案】
【分析】根据方程表示的几何意义结合椭圆的定义即可求得答案.
【详解】方程,
表示点到两点的距离之和等于10,而,
所以方程表示的曲线是椭圆,
且长轴长,焦距,所以,
所以短半轴长,
所以其标准方程为,
故答案为:
【变式3】(24-25高二上·江苏徐州·阶段练习)求出适合下列条件的圆锥曲线的标准方程:
(1)已知椭圆的两个焦点坐标分别是,,并且经过点;
(2)两个焦点在坐标轴上,且经过和两点的椭圆方程
(3)过点,且与椭圆有相同焦点椭圆方程.;
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)由题意可得,设椭圆方程为,代入点解出即可;
(2)设椭圆方程为,代入两点解出即可;
(3)设椭圆方程为,代入点解出即可;
【详解】(1)由题意可得,设椭圆方程为,
由点在椭圆上可得,
又,
由以上两式消去并整理可得,解得或(舍去),
所以,
所以椭圆方程为,
(2)设椭圆方程为,
由题意可得,解得,
所以椭圆方程为,
(3)由题意可设椭圆方程为,
代入,可得,整理可得,
解得或(舍去)
所以椭圆方程为
【题型三】椭圆定义及方程的应用
【例3】(24-25高二上·江苏宿迁·期末)若方程表示焦点在x轴上的椭圆,则实数k的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由椭圆方程结构得到:,求解即可;
【详解】由题意可得:,
解得:,
故选:B
解题技巧
椭圆定义的应用技巧
(1)椭圆的定义具有双向作用,即若PF1+PF2=2a(2a>F1F2),则点P的轨迹是椭圆;反之,椭圆上任意一点P到两焦点的距离之和必为2a.
(2)椭圆的定义能够对一些距离进行相互转化,简化解题过程.因此,解题过程中遇到涉及曲线上的点到焦点的距离问题时,应先考虑是否能够利用椭圆的定义求解.
【举一反三】【变式1】(23-24高二上·江苏南通·阶段练习)为椭圆:上一点,,则最小值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】D
【分析】根据三角换元得,即可根据两点距离公式求解.
【详解】设,
则
,
由于,故当时,取最小值,
故选:D
【变式2】(24-25高二上·江苏扬州·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,为上任意一点,为圆上任意一点,则的最小值为 .
【答案】
【分析】根据圆上的点到定点的距离范围可知,即,
结合椭圆的定义可转化为,即可得解.
【详解】
由椭圆可知椭圆的实轴长,,,
圆的圆心,半径,
由已知圆上任意一点到得距离,
所以,
又根据椭圆定义,
则,
当且仅当,都在线段上时,等号成立,
故答案为:.
【变式3】(22-23高二上·江苏镇江·期末)已知椭圆的左、右焦点分别为,离心率为椭圆上一动点,面积的最大值为2.
(1)求椭圆的方程;
(2)若分别是椭圆长轴的左、右端点,动点满足:,连接交椭圆于点为坐标原点,证明:为定值;
(3)若点为圆上的动点,点,求的最小值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)
【分析】(1)由离心率公式、平方关系以及三角形面积公式列方程即可求解.
(2)由题意设直线的方程为,联立椭圆方程求得点的坐标,然后由数量积的坐标公式求解即可.
(3)由三角形三边关系结合椭圆定义进行转换即可,注意取等条件是否成立.
【详解】(1)由题意离心率为椭圆上一动点,面积的最大值为2.
所以,
又,
所以解得,
所以椭圆的方程为.
(2)由(1)椭圆的方程为.
由题意,因为,所以设,
则直线的方程为,将其与椭圆方程联立得,
消去并整理得,,当时,,
所以解得,即,
所以,
所以.
(3)
设交圆于点,由三角形三边关系得等号成立,当且仅当三点共线,即点重合时,
由椭圆定义有,
所以,
等号成立当且仅当点重合时,且点重合,其中点是与椭圆的交点,
综上所述,的最小值为.
好题必刷
一、单选题
1.(24-25高二上·江苏南京·期中)若方程表示焦点在轴上的椭圆,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据椭圆方程的概念求解即可.
【详解】因为方程表示焦点在轴上的椭圆,
所以,解得,即.
故选:C.
2.(24-25高二上·江苏南通·阶段练习)已知点为椭圆的右焦点,点为椭圆与圆的一个交点,则( )
A.2 B.4 C.6 D.
【答案】A
【分析】由椭圆的方程及圆的方程,可得圆的圆心得圆心为左焦点,结合圆与椭圆的定义即可得的值.
【详解】点为椭圆的右焦点,则,左焦点,且,
圆的圆心,半径为4,则圆的圆心是椭圆的左焦点,
点为椭圆与圆一个交点,
所以,
则由椭圆的定义可得,所以.
故选:A.
3.(22-23高二上·江苏淮安·期中)若动点满足方程,则动点P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据方程可以利用几何意义得到动点P的轨迹方程是以与为
焦点的椭圆方程,从而求出轨迹方程.
【详解】由题意得:到与的距离之和为,且,
故动点P的轨迹方程是以与为焦点的椭圆方程,故,,
所以,,所以椭圆方程为.
故选:C
4.(24-25高二上·江苏连云港·期末)已知点,且是椭圆的左焦点,是椭圆上任意一点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据椭圆的定义,结合三点共线,即可求解.
【详解】取椭圆的右焦点为,故,
由于,故,
因此,
故的最小值为5,当且仅当三点共线,且在上半椭圆时取到最小值,
故选:B
5.(24-25高二上·江苏南京·期末)已知椭圆:的左、右焦点分别,,点在上,,则内切圆半径为( )
A.1 B.2 C.4 D.5
【答案】B
【分析】根据给定条件,利用椭圆的定义求出的面积,进而求出其内切圆半径.
【详解】椭圆:的长轴长,焦距,
则,由,得,
则,设内切圆半径为,由,
得,所以.
故选:B
6.(22-23高二上·江苏常州·期中)已知椭圆:,四点,,,中恰有三个点在椭圆上,则这三个点是( )
A.,, B.,,
C.,, D.,,
【答案】D
【分析】根据椭圆的对称性可知:椭圆经过两点,进一步比较判断即可求解.
【详解】因为两点关于轴对称,所以椭圆经过两点,
又因为,所以椭圆不经过点,故椭圆经过,,点,
故选:.
二、多选题
7.(2023高二上·江苏·专题练习)已知椭圆的标准方程为,并且焦距为6,则实数m的值可以为( )
A.4 B. C.6 D.
【答案】AB
【分析】首先确定c的值,然后分类讨论焦点位置在x轴和y轴两种情况求解m的值即可.
【详解】因为,所以,
当焦点在x轴上时,由椭圆的标准方程知,,所以,
又,解得.
当焦点在y轴上时,由椭圆的标准方程知,,所以,
解得.
综上,解得或.
故选:AB.
8.(22-23高一下·江苏镇江·期中)在中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且,则下列命题正确的是( )
A.若,则
B.若,则为正三角形
C.角A的最小值为
D.若,则面积的最大值为
【答案】ABD
【分析】根据已知条件,结合椭圆的定义,以所在直线为轴,线段中点原点建立坐标系,转化为椭圆的问题,利用椭圆的性质判定各个选项.
【详解】如图所示,不是一般性,将看做定值,则根据已知条件和椭圆的定义,得到B的轨迹为以为焦点,焦距位,长轴长为的椭圆上的动点(长轴的端点除外),以所在直线为轴,线段中点原点建立坐标系,如图所示.
椭圆的半长轴为,半焦距为,半短轴为,椭圆方程为.
当且仅当在椭圆的短轴的端点时,,对应,此时,为正三角形,面积取得最大值.
若,则面积最大值为,
角的值可以任意接近于0,没有最小值.
故A正确,B正确,C错误,D正确.
故选:ABD
三、填空题
9.(23-24高二上·江苏镇江·期中)已知方程表示椭圆,则实数的取值范围 .
【答案】
【分析】根据方程表示椭圆得到不等式,求出的取值范围.
【详解】由题意得,解得.
故答案为:
10.(23-24高二下·江苏南京·阶段练习)已知动圆与圆,圆均相切,则动圆圆心的轨迹方程是 .
【答案】或
【分析】相切分两种情况讨论,再由动圆圆心到两个定圆圆心的距离之和为常数,且大于两个定点的距离,故轨迹为椭圆,根据条件计算得到答案.
【详解】由题意可知,共有两种情况,设动圆半径为,,
动圆与圆内切,与圆内切,所以
所以,此时动圆圆心的轨迹是椭圆,,
所以动圆圆心的轨迹方程为;
动圆与圆外切,与圆内切,所以,
所以,此时动圆圆心的轨迹为椭圆,,
动圆圆心的轨迹方程为,
故答案为:或.
11.(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)已知椭圆C: 的上顶点为B,两个焦点分别为,离心率为,P为线段F1F2上动点,且P到直线的距离之和为,则椭圆C的标准方程为 .
【答案】
【分析】根据题意,分别表示出直线与的方程,结合点到直线的距离公式,列出方程,再由,即可得到,从而求得.
【详解】由题意可知,,
则直线的方程为,即,
直线的方程为,即,
设,且P到直线的距离之和为,
即,
即,又,所以,且,
则,所以椭圆C的标准方程为.
故答案为:
12.(24-25高三上·江苏·期末)已知F1,F2分别为椭圆C:的左、右焦点,C上存在一点A,使,点B满足,∠F1AF2的平分线交直线OB于点D,,则椭圆C的标准方程为 .
【答案】
【分析】根据椭圆中焦点三角形的性质和椭圆的定义,利用三角形中位线性质和等腰直角三角形的边长关系,求出只,即得椭圆标准方程.
【详解】
如图所示,不妨设在第一象限,则,因,则,
在中,因,且由,可知点B是的中点,
则得,且,
因为,平分,故,
故为等腰直角三角形,,
由题意知,则,即,
根据椭圆的定义可得,
联立,解得,
在直角中,即,
化简得,又因,两者联立解得,
故椭圆标准方程为.
故答案为:.
四、解答题
13.(23-24高二上·江苏淮安·阶段练习)分别根据下列条件求椭圆标准方程:
(1)一个焦点为
(2)与椭圆有相同的焦点,且经过点
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据已知可得a,c,然后由求出b,即可得椭圆方程;
(2)根据已知椭圆方程可得焦点坐标,然后设所求椭圆方程为,代入已知点坐标,结合即可求解.
【详解】(1)由题知,,椭圆焦点在x轴上,
又,所以,
所以,椭圆方程为.
(2)椭圆的焦点为,
设所求椭圆方程为,
则有,解得,
所以所求椭圆方程为.
14.(23-24高二上·江苏·阶段练习)求符合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)经过点,焦点坐标分别为,;
(2)经过,两点.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据焦点位置设出椭圆方程,把点的坐标代入椭圆方程求解即可;
(2)设出椭圆方程,将两点代入椭圆方程,列式计算即可求解.
【详解】(1)由题知:焦点在轴,且,设椭圆标准方程为,则,
由椭圆过点知,解得或(舍去).
所以椭圆的标准方程为.
(2)椭圆经过,两点,设所求椭圆的方程为,
把点、代入得,解得,所以所求椭圆的方程为.
15.(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)已知动点与定点的距离和M到定直线的距离的比是常数.
(1)求动点M的轨迹E;
(2)在E上是否存在一点使得它到直线的距离最小?若存在,请求出最小距离;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)根据题意,结合两点间距离公式进行求解即可;
(2)根据平行线的性质,结合直线与椭圆的相切的性质、一元二次方程根的判别式进行求解即可.
【详解】(1)设d是点M到直线的距离,
根据题意,动点M的轨迹E就是集合.
由此得.将此式两边平方,并化简,得,
所以M的轨迹E为.
(2)由直线方程方程可知与坐标轴的交点为,
易知此直线与椭圆无公共点,
设直线m与该直线平行,则直线m的方程可以写成.
由方程组,消去y,得.
令其根的判别式,解得或,
当时,直线与椭圆的公共点到直线的距离最小,最小距离.
16.(24-25高二上·江苏盐城·阶段练习)分别求符合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)过点,且与椭圆有相同的焦点.
(2)经过两点,.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由共焦点求得,再通过点在椭圆上,列出方程即可求解;
(2)通过待定系数法即可求解.
【详解】(1)因为所求的椭圆与椭圆的焦点相同,所以其焦点在轴上,且.
设所求椭圆的标准方程为.
因为所求椭圆过点,所以有①
又,②
由①②解得.
故所求椭圆的标准方程为.
(2)设椭圆方程为,且,在椭圆上,
所以,则椭圆方程.
17.(23-24高二上·江苏苏州·期末)如图,在平面直角坐标系中,已知椭圆:()的长轴长是短轴长的2倍,焦距为.
(1)求的标准方程;
(2)若斜率为的直线(不过原点)交于,两点,点关于的对称点在上,求四边形的面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题意易得,结合即可得结果;
(2)方法一:联立直线与椭圆方程,由弦长公式求出,由对称性求出点的坐标,再求面积即可;方法二:得出直线方程,求出,其余同一.
【详解】(1)由题意,所以,
又因为,所以,,
所以的标准方程为.
(2)设直线:(),,,.
将代入:中,化简整理得,
于是有
所以
,
因为点关于的对称点为,所以解得
即
因为在上,所以,解得.
又因为点到直线的距离,
所以由对称性得
第二问法2:设:,:,则,
,,解得,则
代入:,得:,则
,则
故.
1
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第08讲 椭圆的标准方程
题型梳理
题型方法
题型一 椭圆定义的理解
题型二 椭圆方程的求解
题型三 椭圆定义及方程的应用
知识清单
知识点01椭圆的定义
平面内到两个定点F1,F2的距离之和等于常数(大于F1F2)的点的轨迹叫作椭圆,两个定点F1,F2叫作椭圆的焦点,两个焦点间的距离叫作椭圆的焦距.
知识点02椭圆的标准方程
焦点的位置
焦点在x轴上
焦点在y轴上
图形
标准方程
+=1(a>b>0)
+=1(a>b>0)
焦点
F1(-c,0),F2(c,0)
F1(0,-c),F2(0,c)
a,b,c的关系
a2=b2+c2
知识点03点与椭圆的位置关系
点P(x0,y0)与椭圆+=1(a>b>0)的位置关系:
(1)点P在椭圆上⇔+=1;
(2)点P在椭圆内部⇔+<1;
(3)点P在椭圆外部⇔+>1.
知识点04直线与椭圆的位置关系
1. 直线与椭圆位置关系的判断
一般地,联立直线Ax+By+C=0(A,B不全为0)与椭圆+=1(a>b>0)的方程,
得整理,得到一个关于x(或y)的一元二次方程.
位置关系
Δ的取值
交点的个数
相交
Δ>0
2
相切
Δ=0
1
相离
Δ<0
0
2. 弦长公式
设直线l:y=kx+b与椭圆交于两点P1(x1,y1),P2(x2,y2),
则P1P2=|x1-x2|=·
或P1P2=|y1-y2|=· (k≠0).
知识点05椭圆标准方程的求解
1. 定义法求椭圆的标准方程
根据椭圆的定义,确定a2,b2的值,结合焦点位置写出椭圆的标准方程.
2. 待定系数法求椭圆的标准方程
(1)求椭圆的标准方程,一般是先“定性”,即判断焦点所在的坐标轴,再“定量”,即确定a,b的值.
(2)求a,b的值,一方面可利用条件直接求出,另一方面可用待定系数法设出相应的标准方程,然后计算.
如果明确椭圆的焦点在x轴上,那么设所求的椭圆方程为+=1(a>b>0).
如果明确椭圆的焦点在y轴上,那么设所求的椭圆方程为+=1(a>b>0).
如果中心在原点,但焦点的位置不能明确是在x轴上,还是在y轴上,那么方程可以设为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n).
知识点06椭圆中焦点三角形问题
1. 椭圆上一点P与椭圆的两个焦点F1,F2构成的△PF1F2称为焦点三角形. 关于椭圆的焦点三角形的问题,通常要利用椭圆的定义,并结合勾股定理、正弦定理、余弦定理等知识求解.
2. 焦点三角形的常用结论:
①焦点三角形的周长L=2a+2c.
②在△PF1F2中,由余弦定理可知F1=P+P-2PF1·PF2·cos∠F1PF2.
③设P(xP,yP),则焦点三角形F1PF2的面积为c·|yP|=PF1·PF2·sin∠F1PF2=b2tan.
知识点07直线与椭圆的相交弦问题
1. 求相交弦的长的两种方法
(1)求出直线与椭圆的两交点的坐标,用两点间的距离公式求弦长.
(2)联立直线与椭圆的方程,消元,得到一个关于x(或y)的一元二次方程,设两个交点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),根据弦长公式AB=|x1-x2|
,结合根与系数的关系求弦长.
2. 与椭圆中点弦有关的三种题型及解法
(1)利用根与系数的关系求中点坐标:联立直线方程和椭圆方程构成方程组,消去x(或y)得到一元二次方程,利用一元二次方程根与系数的关系以及中点坐标公式解决.
(2)利用点差法求直线斜率或方程:利用弦的端点在椭圆上,端点坐标满足椭圆方程,将端点坐标分别代入椭圆方程,然后作差,得到中点坐标和直线斜率的关系,即若椭圆方程为+=1(a>b>0),直线与椭圆相交于点A(x1,y1),B(x2,y2),x1≠x2,且弦AB的中点为M(x,y),则 ①-②,整理得a2(-)+b2(-)=0,所以=-·=-·.
这样就建立了中点坐标与直线斜率之间的关系,从而使问题得以解决.
(3)利用共线法求直线方程:设椭圆+=1(a>b>0)与直线AB的一个交点为A(x,y),另一个交点为B,如果弦AB的中点为P(x0,y0),那么利用中点坐标公式可得B(2x0-x,2y0-y),则有+=1, +=1,两式作差即可得所求直线的方程.
其中点差法是解决中点弦问题最常用的方法,点差法中体现的设而不求思想还可以用于解决对称问题
题型方法
【题型一】椭圆定义的理解
【例1】(24-25高二上·江苏宿迁·期中)方程表示的曲线为( )
A.圆 B.椭圆 C.线段 D.不表示任何图形
解题技巧
如果能确定动点运动的轨迹满足椭圆的定义,则可以判断动点的轨迹是椭圆.
【举一反三】【变式1】(23-24高二上·江苏南京·阶段练习)已知圆与圆内含,且圆心不重合,动圆与两圆相切,则圆心的轨迹为( )
A.直线 B.圆 C.双曲线 D.椭圆
【变式2】(23-24高二上·江苏宿迁·期中)椭圆有这样的光学性质:从椭圆的一个焦点出发的光线,经椭圆反射后,反射光线经过椭圆的另一个焦点.根据椭圆的光学性质解决下题:已知曲线的方程为,其左、右焦点分别是,,直线与椭圆切于点,且,过点且与直线垂直的直线与椭圆长轴交于点,则
【变式3】(24-25高二上·江苏徐州·阶段练习)讨论方程+表示的曲线.
【题型二】椭圆方程的求解
【例2】(23-24高二上·江苏常州·期中)若动点满足方程,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
解题技巧
利用待定系数法求椭圆的标准方程的步骤
(1)先确定焦点位置;(2)设出方程;(3)寻求a,b,c的等量关系;(4)求a,b的值,代入所设方程.
提醒:若椭圆的焦点位置不确定,需要分焦点在x轴上和在y轴上两种情况讨论.
椭圆方程的设法
(1)与椭圆+=1(a>b>0)有相同焦点的椭圆可设为+=1(m<b2).
(2)椭圆过两定点,焦点位置不确定时,椭圆方程可设为mx2+ny2=1(m>0,n>0且m≠n).
【举一反三】【变式1】(22-23高二上·江苏镇江·阶段练习)已知定点 和一动点 ,若 ,则动点的轨迹方程为( )
A.
B.
C.
D.
【变式2】(24-25高二上·江苏南京·阶段练习)方程表示的曲线的标准方程是 .
【变式3】(24-25高二上·江苏徐州·阶段练习)求出适合下列条件的圆锥曲线的标准方程:
(1)已知椭圆的两个焦点坐标分别是,,并且经过点;
(2)两个焦点在坐标轴上,且经过和两点的椭圆方程
(3)过点,且与椭圆有相同焦点椭圆方程.;
【题型三】椭圆定义及方程的应用
【例3】(24-25高二上·江苏宿迁·期末)若方程表示焦点在x轴上的椭圆,则实数k的取值范围是( )
A. B. C. D.
解题技巧
椭圆定义的应用技巧
(1)椭圆的定义具有双向作用,即若PF1+PF2=2a(2a>F1F2),则点P的轨迹是椭圆;反之,椭圆上任意一点P到两焦点的距离之和必为2a.
(2)椭圆的定义能够对一些距离进行相互转化,简化解题过程.因此,解题过程中遇到涉及曲线上的点到焦点的距离问题时,应先考虑是否能够利用椭圆的定义求解.
【举一反三】【变式1】(23-24高二上·江苏南通·阶段练习)为椭圆:上一点,,则最小值为( )
A.1 B. C. D.
【变式2】(24-25高二上·江苏扬州·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,,为上任意一点,为圆上任意一点,则的最小值为 .
【变式3】(22-23高二上·江苏镇江·期末)已知椭圆的左、右焦点分别为,离心率为椭圆上一动点,面积的最大值为2.
(1)求椭圆的方程;
(2)若分别是椭圆长轴的左、右端点,动点满足:,连接交椭圆于点为坐标原点,证明:为定值;
(3)若点为圆上的动点,点,求的最小值.
好题必刷
一、单选题
1.(24-25高二上·江苏南京·期中)若方程表示焦点在轴上的椭圆,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
2.(24-25高二上·江苏南通·阶段练习)已知点为椭圆的右焦点,点为椭圆与圆的一个交点,则( )
A.2 B.4 C.6 D.
3.(22-23高二上·江苏淮安·期中)若动点满足方程,则动点P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
4.(24-25高二上·江苏连云港·期末)已知点,且是椭圆的左焦点,是椭圆上任意一点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
5.(24-25高二上·江苏南京·期末)已知椭圆:的左、右焦点分别,,点在上,,则内切圆半径为( )
A.1 B.2 C.4 D.5
6.(22-23高二上·江苏常州·期中)已知椭圆:,四点,,,中恰有三个点在椭圆上,则这三个点是( )
A.,, B.,,
C.,, D.,,
二、多选题
7.(2023高二上·江苏·专题练习)已知椭圆的标准方程为,并且焦距为6,则实数m的值可以为( )
A.4 B. C.6 D.
8.(22-23高一下·江苏镇江·期中)在中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且,则下列命题正确的是( )
A.若,则
B.若,则为正三角形
C.角A的最小值为
D.若,则面积的最大值为
三、填空题
9.(23-24高二上·江苏镇江·期中)已知方程表示椭圆,则实数的取值范围 .
10.(23-24高二下·江苏南京·阶段练习)已知动圆与圆,圆均相切,则动圆圆心的轨迹方程是 .
11.(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)已知椭圆C: 的上顶点为B,两个焦点分别为,离心率为,P为线段F1F2上动点,且P到直线的距离之和为,则椭圆C的标准方程为 .
12.(24-25高三上·江苏·期末)已知F1,F2分别为椭圆C:的左、右焦点,C上存在一点A,使,点B满足,∠F1AF2的平分线交直线OB于点D,,则椭圆C的标准方程为 .
四、解答题
13.(23-24高二上·江苏淮安·阶段练习)分别根据下列条件求椭圆标准方程:
(1)一个焦点为
(2)与椭圆有相同的焦点,且经过点
14.(23-24高二上·江苏·阶段练习)求符合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)经过点,焦点坐标分别为,;
(2)经过,两点.
15.(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)已知动点与定点的距离和M到定直线的距离的比是常数.
(1)求动点M的轨迹E;
(2)在E上是否存在一点使得它到直线的距离最小?若存在,请求出最小距离;若不存在,请说明理由.
16.(24-25高二上·江苏盐城·阶段练习)分别求符合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)过点,且与椭圆有相同的焦点.
(2)经过两点,.
17.(23-24高二上·江苏苏州·期末)如图,在平面直角坐标系中,已知椭圆:()的长轴长是短轴长的2倍,焦距为.
(1)求的标准方程;
(2)若斜率为的直线(不过原点)交于,两点,点关于的对称点在上,求四边形的面积.
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