内容正文:
3.1 椭圆
3.1.1 椭圆的标准方程
第3章 圆锥曲线
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第3章 圆锥曲线
数学·拓展模块(GJ上)
课前 预习学案
课堂 互动学案
01
02
随堂 步步夯实
03
课时 素养提升
04
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课程标准
素养解读
1.理解椭圆的定义及椭圆的标准方程.
2.掌握用定义法和待定系数法求椭圆的标准方程.
3.理解椭圆标准方程的推导过程,并能运用标准方程解决相关问题.
1.通过椭圆标准方程的学习,培养学生的数学运算素养.
2.借助轨迹方程的学习,培养学生的逻辑推理及直观想象核心素养.
中国国家大剧院是首都北京的地标性建筑之一,它位于人民大会堂的西侧.观察下图,国家大剧院及其倒影的轮廓线是什么图形?有什么特点?
[知识点一] 椭圆的定义
一般地,把平面内与两个定点F1、F2的距离之和为常数(大于|F1F2|)的点P的轨迹称为椭圆,其中,两个定点F1,F2称为椭圆的 焦点 ,两个焦点之间的距离|F1F2|称为椭圆的焦距.
1.椭圆定义中将“大于|F1F2|”改为“等于|F1F2|”的常数,其他条件不变,点的轨迹是什么?
2.椭圆定义中将“大于|F1F2|”改为“小于|F1F2|”的常数,其他条件不变,动点的轨迹是什么?
提示:1.点的轨迹是线段F1F2.
2.当距离之和小于|F1F2|时,动点的轨迹不存在.
[知识点二] 椭圆的标准方程
焦点位置
焦点在x轴上
焦点在y轴上
标准方程
eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1
(a>b>0)
eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1
(a>b>0)
图形
焦点坐标
F1(-c,0),F2(c,0)
F1(0,-c),F2(0,c)
a,b,c
的关系
b2=a2-c2
1.下列方程中,表示椭圆的是( )
A.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,4)=1
B.x2+y2=8
C.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,8)=1
D.(x+2)2+y2=3
解析:C [椭圆方程的特点是x2和y2的系数不相等.]
2.椭圆的两个焦点坐标分别为F1(0,-8),F2(0,8),且椭圆上一点到两个焦点的距离之和为20,则此椭圆的标准方程为( )
A.eq \f(x2,100)+eq \f(y2,36)=1
B.eq \f(y2,400)+eq \f(x2,336)=1
C.eq \f(y2,100)+eq \f(x2,36)=1
D.eq \f(y2,20)+eq \f(x2,12)=1
解析:C [由题意知c=8,2a=20,∴a=10,∴b2=a2-c2=36,故椭圆的方程为eq \f(y2,100)+eq \f(x2,36)=1.]
3.椭圆eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1的焦点坐标是( )
A.(0,4)和(0,-4)
B.(4,0)和(-4,0)
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\r(34)))和eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,-\r(34)))
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(34),0))和eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\r(34),0))
解析:B [a2=25,b2=9,c2=25-9=16,焦点在x轴上.]
椭圆定义的应用
如图所示,已知过椭圆eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1的右焦点F2的直线AB垂直于x轴,交椭圆于A,B两点,F1是椭圆的左焦点.
求△AF1B的周长;
[思路点拨] 因为A,B在椭圆上,所以由椭圆的定义可知|AF1|+|AF2|=2a,|BF1|+|BF2|=2a,故|AF1|+|BF1|+|AF2|+|BF2|=|AF1|+|BF1|+|AB|=4a,为常数.
[解] 由题意知A,B在椭圆eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1上,故有|AF1|+|AF2|=2a=10,|BF1|+|BF2|=2a=10,|AF2|+|BF2|=|AB|.所以△AF1B的周长为|AF1|+|BF1|+|AB|=|AF1|+|BF1|+|AF2|+|BF2|=(|AF1|+|AF2|)+(|BF1|+|BF2|)=2a+2a=20.
(1)椭圆的定义具有双向作用,即若|MF1|+|MF2|=2a(2a>|F1F2|),则点M的轨迹是椭圆;反之,椭圆上任意一点M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.
[变式训练]
1.椭圆eq \f(x2,25)+y2=1上一点P到一个焦点的距离为2,则点P到另一个焦点的距离为( )
A.5
B.6
C.7
D.8
解析:D [根据椭圆的定义知,P到另一个焦点的距离为2a-2=2×5-2=8.]
椭圆标准方程的应用
判断下列椭圆的焦点在哪一条坐标轴上,并求焦点坐标和焦距.
(1)eq \f(x2,16)+eq \f(y2,9)=1
(2)2x2+y2=8
[思路点拨] (1)根据a2=16,b2=9判断焦点位置,根据c2=a2-b2求焦点坐标和焦距
(2)先化为标准方程,再求解.
[解] (1)由题意∵16>9,∴a2=16,b2=9,c2=a2-b2=16-9=7,∴c=eq \r(7),∴焦点在x轴上,焦点坐标为F1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\r(7),0)),F2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(7),0)),焦距|F1F2|=2eq \r(7).
(2)把2x2+y2=8化为标准方程为eq \f(x2,4)+eq \f(y2,8)=1,∵8>4,∴a2=8,b2=4,c2=a2-b2=8-4=4,∴c=2.∴椭圆的焦点在y轴上,焦点坐标为F1(0,-2),F2(0,2),焦距|F1F2|=4.
要判断椭圆的焦点在哪个坐标轴上,可将椭圆方程化为标准方程.然后,观察标准方程中含x项与含y项的分母,哪项的分母大,焦点就在哪个坐标轴上.
[变式训练]
2.指出下列椭圆中,a,b,c的值,并说出焦点所在的坐标轴.
(1)eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1;(2)eq \f(y2,100)+eq \f(x2,64)=1.
解:(1)因为25>16,所以椭圆的焦点在x轴上,并且a2=25,b2=16,则c2=a2-b2=25-16=9,可求出a=5,b=4,c=3.
(2)因为100>64,所以椭圆的焦点在y轴上,并且a2=100,b2=64,则c2=a2-b2=100-64=36,可求出a=10,b=8,c=6.
求椭圆的标准方程
求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)两个焦点的坐标分别是(-4,0)、(4,0),椭圆上一点P到两焦点距离的和是10;
(2)焦点在y轴上,且经过两个点(0,2)和(1,0);
(3)经过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(6),3),\r(3)))和点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2),3),1)).
[思路点拨] 对于(1)、(2)可直接用待定系数法设出方程求解,但要注意焦点位置.对于(3)由于题中条件不能确定椭圆焦点在哪个坐标轴上,所以应分类讨论求解,为了避免讨论,还可以设椭圆的方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B)然后代入已知点求出A、B.
[解] (1)∵椭圆的焦点在x轴上,∴设它的标准方程为eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0).∵2a=10,∴a=5,又∵c=4,∴b2=a2-c2=52-42=9.∴所求椭圆的标准方程为eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1.
(2)∵椭圆的焦点在y轴上,∴设它的标准方程为eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0).∵椭圆经过点(0,2)和(1,0),
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(4,a2)+\f(0,b2)=1,\f(0,a2)+\f(1,b2)=1)),⇒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2=4,b2=1)),故所求椭圆的标准方程为eq \f(y2,4)+x2=1.
(3)法一:①当椭圆的焦点在x轴上时,设椭圆的方程为eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0).∵点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(6),3),\r(3)))和点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2),3),1))在椭圆上,∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(6),3)))2,a2)+\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(3)))2,b2)=1,,\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2),3)))2,a2)+\f(12,b2)=1.))∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2=1,,b2=9.))而a>b>0,∴a2=1,b2=9不合题意,即焦点在x轴上的椭圆的方程不存在.
②当椭圆的焦点在y轴上时,设椭圆的标准方程为eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0).∵点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(6),3),\r(3)))和点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2),3),1))在椭圆上,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(3)))2,a2)+\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(6),3)))2,b2)=1,,\f(12,a2)+\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2),3)))2,b2)=1.))∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a2=9,,b2=1.))
∴所求椭圆的方程为eq \f(y2,9)+x2=1.
法二:设椭圆的方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n),∵点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(6),3),\r(3)))和点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2),3),1))都在椭圆上,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(6),3)))2+n·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(3)))2=1,,m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2),3)))2+n·12=1,))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(2m,3)+3n=1,,\f(8m,9)+n=1.))∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(m=1,,n=\f(1,9).))∴所求椭圆的标准方程为x2+eq \f(y2,9)=1.
(1)用待定系数法求椭圆标准方程的四个步骤
(2)巧设椭圆方程
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,也可设椭圆的方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B).
[变式训练]
3.求适合下列条件的椭圆的标准方程.
(1)两个焦点坐标分别是(0,5),(0,-5),椭圆上一点P到两焦点的距离之和为26;
(2)求焦点在坐标轴上,且经过两点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,-\r(2)))和eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(\r(14),2)))的椭圆的标准方程.
解:(1)因为椭圆的焦点在y轴上,所以设它的标准方程为eq \f(y2,a2)+eq \f(x2,b2)=1(a>b>0).因为2a=26,2c=10,所以a=13,c=5.所以b2=a2-c2=144.所以所求椭圆的标准方程为eq \f(y2,169)+eq \f(x2,144)=1.
(2)设椭圆的一般方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B).分别将两点的坐标eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,-\r(2))),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(\r(14),2)))代入椭圆的一般方程,得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(4A+2B=1,,A+\f(14,4)B=1,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(A=\f(1,8),,B=\f(1,4),))所以所求椭圆的标准方程为eq \f(x2,8)+eq \f(y2,4)=1.
1.到两定点F1(-2,0)和F2(2,0)的距离之和为4的点M的轨迹是( )
A.椭圆
B.线段
C.圆
D.以上都不对
解析:B [∵|MF1|+|MF2|=4=|F1F2|,∴点M的轨迹是以F1,F2为端点的线段.]
2.椭圆eq \f(x2,4)+eq \f(y2,20)=1的焦距为( )
A.2
B.4
C.6
D.8
解析:D [∵20>4,∴a2=20,b2=4,c2=a2-b2=16,∴焦点在y轴上,且c=4,∴焦距为2c=8.]
3.已知椭圆的标准方程为eq \f(y2,10)+x2=1,则椭圆的焦点坐标为( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(±\r(10),0))
B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,±\r(10)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,±3))
D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(±3,0))
解析:C [∵10>1,∴a2=10,b2=1,c2=a2-b2=9,∴c=3,且焦点在y轴上,∴焦点坐标为0,±3.]
4.已知椭圆的焦点在y轴上,其上任意一点到两焦点的距离和为8,焦距为2eq \r(15),则此椭圆的标准方程为 ________ .
解析:由已知2a=8,2c=2eq \r(15),所以a=4,c=eq \r(15),所以b2=a2-c2=16-15=1.又椭圆的焦点在y轴上,所以椭圆的标准方程为eq \f(y2,16)+x2=1.
答案:eq \f(y2,16)+x2=1
$$
3.1 椭圆
3.1.1 椭圆的标准方程
课程标准
素养解读
1.理解椭圆的定义及椭圆的标准方程.
2.掌握用定义法和待定系数法求椭圆的标准方程.
3.理解椭圆标准方程的推导过程,并能运用标准方程解决相关问题.
1.通过椭圆标准方程的学习,培养学生的数学运算素养.
2.借助轨迹方程的学习,培养学生的逻辑推理及直观想象核心素养.
中国国家大剧院是首都北京的地标性建筑之一,它位于人民大会堂的西侧.观察下图,国家大剧院及其倒影的轮廓线是什么图形?有什么特点?
[知识点一] 椭圆的定义
一般地,把平面内与两个定点F1、F2的距离之和为常数(大于|F1F2|)的点P的轨迹称为椭圆,其中,两个定点F1,F2称为椭圆的 焦点 ,两个焦点之间的距离|F1F2|称为椭圆的焦距.
1.椭圆定义中将“大于|F1F2|”改为“等于|F1F2|”的常数,其他条件不变,点的轨迹是什么?
2.椭圆定义中将“大于|F1F2|”改为“小于|F1F2|”的常数,其他条件不变,动点的轨迹是什么?
提示:1.点的轨迹是线段F1F2.
2.当距离之和小于|F1F2|时,动点的轨迹不存在.
[知识点二] 椭圆的标准方程
焦点位置
焦点在x轴上
焦点在y轴上
标准方程
+=1
(a>b>0)
+=1
(a>b>0)
图形
焦点坐标
F1(-c,0),F2(c,0)
F1(0,-c),F2(0,c)
a,b,c
的关系
b2=a2-c2
1.下列方程中,表示椭圆的是( )
A.+=1 B.x2+y2=8
C.+=1 D.(x+2)2+y2=3
解析:C [椭圆方程的特点是x2和y2的系数不相等.]
2.椭圆的两个焦点坐标分别为F1(0,-8),F2(0,8),且椭圆上一点到两个焦点的距离之和为20,则此椭圆的标准方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:C [由题意知c=8,2a=20,∴a=10,∴b2=a2-c2=36,故椭圆的方程为+=1.]
3.椭圆+=1的焦点坐标是( )
A.(0,4)和(0,-4)
B.(4,0)和(-4,0)
C.和
D.和
解析:B [a2=25,b2=9,c2=25-9=16,焦点在x轴上.]
椭圆定义的应用
如图所示,已知过椭圆+=1的右焦点F2的直线AB垂直于x轴,交椭圆于A,B两点,F1是椭圆的左焦点.
求△AF1B的周长;
[思路点拨] 因为A,B在椭圆上,所以由椭圆的定义可知|AF1|+|AF2|=2a,|BF1|+|BF2|=2a,故|AF1|+|BF1|+|AF2|+|BF2|=|AF1|+|BF1|+|AB|=4a,为常数.
[解] 由题意知A,B在椭圆+=1上,故有|AF1|+|AF2|=2a=10,|BF1|+|BF2|=2a=10,|AF2|+|BF2|=|AB|.所以△AF1B的周长为|AF1|+|BF1|+|AB|=|AF1|+|BF1|+|AF2|+|BF2|=(|AF1|+|AF2|)+(|BF1|+|BF2|)=2a+2a=20.
(1)椭圆的定义具有双向作用,即若|MF1|+|MF2|=2a(2a>|F1F2|),则点M的轨迹是椭圆;反之,椭圆上任意一点M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.
[变式训练]
1.椭圆+y2=1上一点P到一个焦点的距离为2,则点P到另一个焦点的距离为( )
A.5 B.6
C.7 D.8
解析:D [根据椭圆的定义知,P到另一个焦点的距离为2a-2=2×5-2=8.]
椭圆标准方程的应用
判断下列椭圆的焦点在哪一条坐标轴上,并求焦点坐标和焦距.
(1)+=1
(2)2x2+y2=8
[思路点拨] (1)根据a2=16,b2=9判断焦点位置,根据c2=a2-b2求焦点坐标和焦距
(2)先化为标准方程,再求解.
[解] (1)由题意∵16>9,∴a2=16,b2=9,c2=a2-b2=16-9=7,∴c=,∴焦点在x轴上,焦点坐标为F1,F2,焦距|F1F2|=2.
(2)把2x2+y2=8化为标准方程为+=1,∵8>4,∴a2=8,b2=4,c2=a2-b2=8-4=4,∴c=2.∴椭圆的焦点在y轴上,焦点坐标为F1(0,-2),F2(0,2),焦距|F1F2|=4.
要判断椭圆的焦点在哪个坐标轴上,可将椭圆方程化为标准方程.然后,观察标准方程中含x项与含y项的分母,哪项的分母大,焦点就在哪个坐标轴上.
[变式训练]
2.指出下列椭圆中,a,b,c的值,并说出焦点所在的坐标轴.
(1)+=1;(2)+=1.
解:(1)因为25>16,所以椭圆的焦点在x轴上,并且a2=25,b2=16,则c2=a2-b2=25-16=9,可求出a=5,b=4,c=3.
(2)因为100>64,所以椭圆的焦点在y轴上,并且a2=100,b2=64,则c2=a2-b2=100-64=36,可求出a=10,b=8,c=6.
求椭圆的标准方程
求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)两个焦点的坐标分别是(-4,0)、(4,0),椭圆上一点P到两焦点距离的和是10;
(2)焦点在y轴上,且经过两个点(0,2)和(1,0);
(3)经过点和点.
[思路点拨] 对于(1)、(2)可直接用待定系数法设出方程求解,但要注意焦点位置.对于(3)由于题中条件不能确定椭圆焦点在哪个坐标轴上,所以应分类讨论求解,为了避免讨论,还可以设椭圆的方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B)然后代入已知点求出A、B.
[解] (1)∵椭圆的焦点在x轴上,∴设它的标准方程为+=1(a>b>0).∵2a=10,∴a=5,又∵c=4,∴b2=a2-c2=52-42=9.∴所求椭圆的标准方程为+=1.
(2)∵椭圆的焦点在y轴上,∴设它的标准方程为+=1(a>b>0).∵椭圆经过点(0,2)和(1,0),
∴,⇒,故所求椭圆的标准方程为+x2=1.
(3)法一:①当椭圆的焦点在x轴上时,设椭圆的方程为+=1(a>b>0).∵点和点在椭圆上,∴∴而a>b>0,∴a2=1,b2=9不合题意,即焦点在x轴上的椭圆的方程不存在.
②当椭圆的焦点在y轴上时,设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).∵点和点在椭圆上,
∴∴
∴所求椭圆的方程为+x2=1.
法二:设椭圆的方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n),∵点和点都在椭圆上,
∴
即∴∴所求椭圆的标准方程为x2+=1.
(1)用待定系数法求椭圆标准方程的四个步骤
(2)巧设椭圆方程
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,也可设椭圆的方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B).
[变式训练]
3.求适合下列条件的椭圆的标准方程.
(1)两个焦点坐标分别是(0,5),(0,-5),椭圆上一点P到两焦点的距离之和为26;
(2)求焦点在坐标轴上,且经过两点和的椭圆的标准方程.
解:(1)因为椭圆的焦点在y轴上,所以设它的标准方程为+=1(a>b>0).因为2a=26,2c=10,所以a=13,c=5.所以b2=a2-c2=144.所以所求椭圆的标准方程为+=1.
(2)设椭圆的一般方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B).分别将两点的坐标,代入椭圆的一般方程,得解得所以所求椭圆的标准方程为+=1.
1.到两定点F1(-2,0)和F2(2,0)的距离之和为4的点M的轨迹是( )
A.椭圆 B.线段
C.圆 D.以上都不对
解析:B [∵|MF1|+|MF2|=4=|F1F2|,∴点M的轨迹是以F1,F2为端点的线段.]
2.椭圆+=1的焦距为( )
A.2 B.4
C.6 D.8
解析:D [∵20>4,∴a2=20,b2=4,c2=a2-b2=16,∴焦点在y轴上,且c=4,∴焦距为2c=8.]
3.已知椭圆的标准方程为+x2=1,则椭圆的焦点坐标为( )
A. B.
C. D.
解析:C [∵10>1,∴a2=10,b2=1,c2=a2-b2=9,∴c=3,且焦点在y轴上,∴焦点坐标为0,±3.]
4.已知椭圆的焦点在y轴上,其上任意一点到两焦点的距离和为8,焦距为2,则此椭圆的标准方程为 ________ .
解析:由已知2a=8,2c=2,所以a=4,c=,所以b2=a2-c2=16-15=1.又椭圆的焦点在y轴上,所以椭圆的标准方程为+x2=1.
答案:+x2=1
[基础过关]
1.平面内,F1,F2是两个定点,“动点M满足|MF1|+|MF2|为常数”是“M的轨迹是椭圆”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
解析:B [当|MF1|+|MF2|>|F1F2|时,M的轨迹才是椭圆.]
2.已知椭圆+=1(m>0)的左焦点为F1(-4,0),则m的值为( )
A.9 B.4
C.3 D.2
解析:C [由题意可知25-m2=16,解得m=3(舍去负值).]
3.若方程x2+ky2=2表示焦点在y轴上的椭圆,则实数k的取值范围为( )
A.(0,+∞) B.(0,2)
C.(1,+∞) D.(0,1)
解析:D [方程可化为+=1,因为表示焦点在y轴上的椭圆,则>2,所以0<k<1.]
4.已知椭圆+=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),点(0,-3)在椭圆上,则椭圆的方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:D [由题意可得解得故椭圆的方程为+=1.]
5.椭圆的两个焦点为F1(-4,0),F2(4,0),椭圆的弦AB过F1,且△ABF2的周长为20,那么该椭圆的标准方程是( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:A [△ABF2的周长=|AF1|+|BF1|+|AF2|+|BF2|=2a+2a=4a=20,解得a=5,由焦点坐标F1(-4,0),F2(4,0)可知c=4,可得b2=a2-c2=25-16=9,所以椭圆的标准方程为+=1.]
6.椭圆9x2+y2=36的a= ________ .
解析:[椭圆方程化成标准方程为+=1,所以a=6,b=2.]
答案:6
7.椭圆+=1上一点M到椭圆的一个焦点的距离是1,则点M到另一个焦点的距离是 ________ .
解析:[由椭圆的方程可知a2=16,解得a=4,|MF1|+|MF2|=2a,即1+|MF2|=2×4,解得|MF2|=7.]
答案:7
8.已知椭圆C经过点A(2,3),且点F(2,0)为其右焦点,求椭圆C的标准方程 ________ .
解析:[依题意,可设椭圆C的方程为+=1(a>b>0),且可知其左焦点为F′(-2,0),从而有解得,又a2=b2+c2,所以b2=12,故椭圆的方程为+=1.]
答案:+=1
9.判断下列各椭圆的焦点位置,并说明焦点坐标、焦距.
(1)+=1;
(2)x2+4y2=1;
(3)x2+=1.
解:(1)焦点在y轴上,焦点坐标为(0,1),(0,-1),焦距为2.
(2)焦点在x轴上,焦点坐标为,,焦距为.
(3)焦点在y轴上,焦点坐标为,,焦距为2.
[能力提升]
10.已知F1,F2为椭圆+=1的两个焦点,过F2的直线与椭圆相交于M,N两点,则△MNF1的周长是( )
A.16 B.10
C.8 D.6
解析:A [△MNF1的周长=|MF2|+|MF1|+|NF2|+|NF1|=2a+2a=4a.由题意可知,a2=16,解得a=4,所以△MNF1的周长为4a=4×4=16.]
11.“1<m<3”是“方程+=1表示椭圆”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
解析:B [当方程+=1表示椭圆时,必有所以1<m<3且m≠2;但当1<m<3时,该方程不一定表示椭圆,例如当m=2时,方程变为x2+y2=1,它表示一个圆.]
12.已知椭圆的焦点为(-1,0)和(1,0),点P(2,0)在椭圆上,则椭圆的方程为( )
A.+=1 B.+y2=1
C.+=1 D.+x2=1
解析:A [由已知,c=1,a=2,∴b2=a2-c2=3.∴椭圆的方程为+=1.]
13.已知F1,F2为椭圆+=1的两个焦点,过F1的直线交椭圆于A,B两点,若|F2A|+|F2B|=12,则|AB|= ________ .
解析:由椭圆的定义知|F2A|+|F1A|+|F2B|+|F1B|=4a=20,所以|F1A|+|F1B|=|AB|=20-12=8.
答案:8
14.若方程+=1表示椭圆,则实数m满足的条件是 ________ .
解析:由方程+=1表示椭圆,得
答案:
15.根据下列条件求出椭圆的标准方程:
(1)焦点在x轴上,焦距为8,b=3;
(2)两个焦点坐标分别为和,并且椭圆经过点.
(3)求过点(3,-2)且与+=1有相同焦点的椭圆方程.
解:(1)由题意知,c=4,b=3,∴a2=b2+c2=25,又焦点在x轴上,所以椭圆的标准方程为+=1.
(2)由题意知,椭圆的焦点在x轴上,设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0),由焦点坐标可得c=,所以a2=b2+5,则椭圆的方程可变形为+=1,将点代入方程得+=1,化简得9b4-31b2-20=0,解得b2=4或b2=-(舍去),所以椭圆的标准方程为+=1.
(3)由椭圆+=1得,焦点在x轴上,c=,所求椭圆方程可设为+=1(a>b>0),其中c=,所以a2-b2=5.又因为椭圆过点(3,-2),所以+=1,联立方程得解得故所求椭圆方程为+=1.
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[基础过关]
1.平面内,F1,F2是两个定点,“动点M满足|MF1|+|MF2|为常数”是“M的轨迹是椭圆”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
解析:B [当|MF1|+|MF2|>|F1F2|时,M的轨迹才是椭圆.]
2.已知椭圆+=1(m>0)的左焦点为F1(-4,0),则m的值为( )
A.9 B.4
C.3 D.2
解析:C [由题意可知25-m2=16,解得m=3(舍去负值).]
3.若方程x2+ky2=2表示焦点在y轴上的椭圆,则实数k的取值范围为( )
A.(0,+∞) B.(0,2)
C.(1,+∞) D.(0,1)
解析:D [方程可化为+=1,因为表示焦点在y轴上的椭圆,则>2,所以0<k<1.]
4.已知椭圆+=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),点(0,-3)在椭圆上,则椭圆的方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:D [由题意可得解得故椭圆的方程为+=1.]
5.椭圆的两个焦点为F1(-4,0),F2(4,0),椭圆的弦AB过F1,且△ABF2的周长为20,那么该椭圆的标准方程是( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:A [△ABF2的周长=|AF1|+|BF1|+|AF2|+|BF2|=2a+2a=4a=20,解得a=5,由焦点坐标F1(-4,0),F2(4,0)可知c=4,可得b2=a2-c2=25-16=9,所以椭圆的标准方程为+=1.]
6.椭圆9x2+y2=36的a= ________ .
解析:[椭圆方程化成标准方程为+=1,所以a=6,b=2.]
答案:6
7.椭圆+=1上一点M到椭圆的一个焦点的距离是1,则点M到另一个焦点的距离是 ________ .
解析:[由椭圆的方程可知a2=16,解得a=4,|MF1|+|MF2|=2a,即1+|MF2|=2×4,解得|MF2|=7.]
答案:7
8.已知椭圆C经过点A(2,3),且点F(2,0)为其右焦点,求椭圆C的标准方程 ________ .
解析:[依题意,可设椭圆C的方程为+=1(a>b>0),且可知其左焦点为F′(-2,0),从而有解得,又a2=b2+c2,所以b2=12,故椭圆的方程为+=1.]
答案:+=1
9.判断下列各椭圆的焦点位置,并说明焦点坐标、焦距.
(1)+=1;
(2)x2+4y2=1;
(3)x2+=1.
解:(1)焦点在y轴上,焦点坐标为(0,1),(0,-1),焦距为2.
(2)焦点在x轴上,焦点坐标为,,焦距为.
(3)焦点在y轴上,焦点坐标为,,焦距为2.
[能力提升]
10.已知F1,F2为椭圆+=1的两个焦点,过F2的直线与椭圆相交于M,N两点,则△MNF1的周长是( )
A.16 B.10
C.8 D.6
解析:A [△MNF1的周长=|MF2|+|MF1|+|NF2|+|NF1|=2a+2a=4a.由题意可知,a2=16,解得a=4,所以△MNF1的周长为4a=4×4=16.]
11.“1<m<3”是“方程+=1表示椭圆”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
解析:B [当方程+=1表示椭圆时,必有所以1<m<3且m≠2;但当1<m<3时,该方程不一定表示椭圆,例如当m=2时,方程变为x2+y2=1,它表示一个圆.]
12.已知椭圆的焦点为(-1,0)和(1,0),点P(2,0)在椭圆上,则椭圆的方程为( )
A.+=1 B.+y2=1
C.+=1 D.+x2=1
解析:A [由已知,c=1,a=2,∴b2=a2-c2=3.∴椭圆的方程为+=1.]
13.已知F1,F2为椭圆+=1的两个焦点,过F1的直线交椭圆于A,B两点,若|F2A|+|F2B|=12,则|AB|= ________ .
解析:由椭圆的定义知|F2A|+|F1A|+|F2B|+|F1B|=4a=20,所以|F1A|+|F1B|=|AB|=20-12=8.
答案:8
14.若方程+=1表示椭圆,则实数m满足的条件是 ________ .
解析:由方程+=1表示椭圆,得
答案:
15.根据下列条件求出椭圆的标准方程:
(1)焦点在x轴上,焦距为8,b=3;
(2)两个焦点坐标分别为和,并且椭圆经过点.
(3)求过点(3,-2)且与+=1有相同焦点的椭圆方程.
解:(1)由题意知,c=4,b=3,∴a2=b2+c2=25,又焦点在x轴上,所以椭圆的标准方程为+=1.
(2)由题意知,椭圆的焦点在x轴上,设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0),由焦点坐标可得c=,所以a2=b2+5,则椭圆的方程可变形为+=1,将点代入方程得+=1,化简得9b4-31b2-20=0,解得b2=4或b2=-(舍去),所以椭圆的标准方程为+=1.
(3)由椭圆+=1得,焦点在x轴上,c=,所求椭圆方程可设为+=1(a>b>0),其中c=,所以a2-b2=5.又因为椭圆过点(3,-2),所以+=1,联立方程得解得故所求椭圆方程为+=1.
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