内容正文:
主干梳理 基础落实
考点探究 核心突破
第1课时 椭圆的定义及标准方程
第49节 椭圆
考试要求 考题分析
1.了解椭圆的实际背景,感受椭圆在刻画现实世界和解决实际问题中的作用.
2.经历从具体情境中抽象出椭圆的过程,掌握椭圆的定义、标准方程.
3.通过椭圆与方程的学习,进一步体会数形结合思想. 年份 新高考Ⅰ卷 新高考Ⅱ卷
2022年 T16 -
2023年 T5 T5
2024年 T16 T5
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主干梳理 基础落实
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【知识梳理】
1.椭圆的定义
把平面内与两个定点F1,F2的距离的和等于______(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆.
这两个定点叫做椭圆的______,两焦点间的距离叫做椭圆的______.
[注意点]集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a>0,c>0,且a,c为常数:
(1)若a>c,则集合P为椭圆;
(2)若a=c,则集合P为线段;
(3)若a<c,则集合P为空集.
常数
焦点
焦距
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2.椭圆的标准方程和几何性质
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)
范围 _______________ _______________
-a≤x≤a且-b≤y≤b
-b≤x≤b且-a≤y≤a
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顶点 _______________
______________ _______________
______________
轴长 短轴长为____,长轴长为____
焦点 ______________ ______________
焦距 |F1F2|=___
对称性 对称轴:_________,对称中心:______
离心率 e=(0<e<1)
a,b,c的关系 _________
A1(-a,0),A2(a,0),
B1(0,-b),B2(0,b)
A1(0,-a),A2(0,a),
B1(-b,0),B2(b,0)
2b
2a
F1(-c,0),F2(c,0)
F1(0,-c),F2(0,c)
2c
x轴和y轴
原点
a2=b2+c2
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【常用结论】
椭圆的焦点三角形
椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点构成的△PF1F2叫做焦点三角形,如图所示,设∠F1PF2=θ,
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(1)△PF1F2周长为2a+2c;
(2)焦半径:椭圆上的点P(x0,y0)与左(下)焦点F1或右(上)焦点F2的连线叫做椭圆的焦半径,分别记作r1=|PF1|,r2=|PF2|.
①+=1(a>b>0),r1=a+ex0,r2=a-ex0;
②+=1(a>b>0),r1=a+ey0,r2=a-ey0;
③焦半径中长轴端点的焦半径是最大或最小的.
|PF1|max=a+c,|PF1|min=a-c;
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(3)=|PF1||PF2|sin θ=b2tan =c|y0|,当|y0|=b,即点P的位置为短轴端点时,取最大值,最大值为bc.
(4)|PF1|·|PF2|≤()2=a2.
(5)4c2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos θ.
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【知能自测】
类型 回源教材 澄清盲点 结论应用
题号 2,3 1 4
1.(易错辨析)正确的画“√”,错误的画“×”.
(1)平面内与两个定点F1,F2的距离之和等于常数的点的轨迹是椭圆.( )
(2)方程mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)表示的曲线是椭圆.( )
(3)椭圆的离心率e越大,椭圆就越扁.( )
(4)+=1(a>b>0)与+=1(a>b>0)的焦距相同.( )
×
√
√
√
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2.(选择性必修第一册P109练习T3变式)已知椭圆C:+=1的左、右焦点分别为F1,F2,过F1作直线交椭圆C于A,B两点,则△ABF2的周长为( )
A.10 B.15 C.20 D.25
【解析】选C.由题意知椭圆的长轴长为2a=2=10,由椭圆的定义得|AF1|+|AF2|=2a=10,
|BF1|+|BF2|=2a=10,所以△ABF2的周长是20.
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3.(选择性必修第一册P115习题3.1T6改编)如图,圆O的半径为定长r,A是圆O内一个定点,P是圆O上任意一点,线段AP的垂直平分线l和半径OP相交于点Q,当点P在圆上运动时,点Q的轨迹是( )
A.椭圆 B.双曲线
C.抛物线 D.圆
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【解析】选A.连接QA(图略).
由已知得|QA|=|QP|,
所以|QO|+|QA|=|QO|+|QP|=|OP|=r.
又因为点A在圆内,所以|OA|<|OP|,
根据椭圆的定义知,点Q的轨迹是以O,A为焦点,r为长轴长的椭圆.
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考点探究 核心突破
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考点一 椭圆定义的应用
【例1】(1)椭圆+y2=1的两个焦点为F1、F2,过F1作垂直于x轴的直线与椭圆相交,P为一个交点,则|PF2|=( )
A. B. C. D.4
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【解析】选C.由椭圆+y2=1可得椭圆的焦点坐标为,
设点F1的坐标为,
所以点P的坐标为,
所以|PF1|=.
根据椭圆的定义可得|PF1|+|PF2|=2a=4,
所以|PF2|=.
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(2)已知椭圆C:+=1的两焦点分别为F1,F2,P为椭圆C上一点且PF1⊥PF2,则||PF1|-|PF2||=( )
A.4 B.4 C.4 D.2
【解析】选A.因为椭圆C:+=1,所以a=2,b=2,c=4,设|PF1|=m,|PF2|=n,则m+n=4,因为PF1⊥PF2,所以m2+n2=64,
所以2mn=(m+n)2-(m2+n2)=16,
所以(m-n)2=(m+n)2-4mn=80-32=48,
所以|m-n|=4,即||PF1|-|PF2||=4.
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对点训练
1.(2024·丽江模拟)一动圆P与圆A:(x+1)2+y2=1外切,且与圆B:(x-1)2+y2=64内切,那么动圆的圆心P的轨迹是( )
A.椭圆 B.双曲线
C.抛物线 D.双曲线的一支
【解析】选A.设动圆P的半径为r(r>0),
又圆A:(x+1)2+y2=1的半径为1,
圆B:(x-1)2+y2=64的半径为8,
则|PA|=r+1,|PB|=8-r,
可得|PA|+|PB|=9,又9>2=|AB|,
则动圆的圆心P的轨迹是以A,B为焦点,长轴长为9的椭圆.
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2.(2025·梅州模拟)已知椭圆C:+=1的左、右焦点分别为F1,F2,过点F1的直线l与椭圆C的一个交点为A,若|AF2|=4,则△AF1F2的面积为( )
A.2 B. C.4 D.
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【解析】选D.椭圆C:+=1中,|F1F2|=2=4,由|AF2|=4及椭圆定义得|AF1|=2,
因此△AF1F2为等腰三角形,底边上的高h===,
所以=|AF1|·h=.
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考点二 椭圆的标准方程
【例2】(1)(2024·南京模拟)已知椭圆的两个焦点分别为F1(0,2),F2(0,-2),P为椭圆上任意一点,若|F1F2|是|PF1|,|PF2|的等差中项,则此椭圆的标准方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
【解析】选D.由题意|PF1|+|PF2|=2|F1F2|=8=2a,故a=4,
又c=2,则b=2,焦点在y轴上,故椭圆的标准方程为+=1.
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(2)(2025·安康模拟)已知椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点M在椭圆上,且满足∠F1MF2=90°,MF2的延长线交椭圆于另一点C,|MF2|=2|F2C|=2,则椭圆的方程为( )
A.+y2=1 B.+y2=1
C.+=1 D.+=1
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【解析】选C.因为点M在椭圆上,MF2的延长线交椭圆于另一点C,且|MF2|=2|F2C|=2,
所以|MF1|=2a-2,|CF1|=2a-1,则|CM|=3.由于∠F1MF2=90°,所以+|CM|2=,即(2a-2)2+9=(2a-1)2,解得a=3.所以|MF1|=2a-2=4,则|F1F2|=
==2,则c=,b2=a2-c2=4,所以椭圆方程为+=1.
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思维升华
求椭圆标准方程的方法
(1)定义法:根据题目所给条件确定动点的轨迹是否满足椭圆的定义.
(2)待定系数法:根据题目所给的条件确定椭圆中的a,b.当不知焦点在哪一个坐标轴上时,一般可设所求椭圆的方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n),不必考虑焦点位置,用待定系数法求出m,n的值即可.
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对点训练
(2024·东莞模拟)已知圆M:(x+1)2+y2=1,圆N:(x-1)2+y2=25,动圆P与圆M外切并与
圆N内切,则圆心P的轨迹方程为________.
【解析】设动圆P的圆心为P(x,y),半径为R(R>0),由题意得|PM|=R+1,|PN|=5-R,
所以|PM|+|PN|=6>2,则点P的轨迹为以M,N为焦点的椭圆,即2a=6,即a=3,
由M(-1,0),N(1,0)得c=1,则b2=8,所以动圆圆心P的轨迹方程为+=1.
答案:+=1
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考点三 椭圆中焦点三角形的应用
【例3】(一题多法)(2023·全国甲卷)已知椭圆+=1,F1,F2为两个焦点,O为原点,P为椭圆上一点,cos∠F1PF2=,则|PO|=( )
A. B. C. D.
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【解析】选B.法一:设∠F1PF2=2θ,0<θ<,
所以=b2tan =b2tan θ,
由cos∠F1PF2=cos 2θ===,解得tan θ=,
由椭圆方程可知,a2=9,b2=6,c2=a2-b2=3,
所以=|F1F2|·|yP|=×2×|yP|=6×,可得=3,
即=9×(1-)=,
因此|OP|===.
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法三:因为|PF1|+|PF2|=2a=6①,+-2|PF1||PF2|cos∠F1PF2=,
即+-|PF1||PF2|=12②,联立①②,解得+=21,
由中线定理可知,
(2|OP|)2+=2(+)=42,易知|F1F2|=2,解得|OP|=.
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对点训练
已知A(3,0),B(-3,0),P是椭圆+=1上的任意一点,则|PA|·|PB|的最大值为________.
【解析】由已知可得A(3,0),B(-3,0)为椭圆+=1的焦点,根据椭圆定义知|PA|+|PB|=10,
所以|PA|·|PB|≤()2=25,
当且仅当|PA|=|PB|=5时等号成立,
故|PA|·|PB|的最大值为25.
答案:25
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4.(一题多法)设F1,F2为椭圆C:+y2=1的两个焦点,点P在C上,若·=0,
则|PF1|·|PF2|=( )
A.1 B.2 C.4 D.5
【解析】选B.法一:因为·=0,
所以∠F1PF2=90°,从而=b2tan 45°=1=×|PF1|·|PF2|,所以|PF1|·|PF2|=2.
法二:因为·=0,
所以∠F1PF2=90°,
由椭圆方程可知,c2=5-1=4⇒c=2,
所以+==42=16,
又|PF1|+|PF2|=2a=2,平方得:++2|PF1||PF2|=16+2|PF1||PF2|=20,
所以|PF1|·|PF2|=2.
法二:因为|PF1|+|PF2|=2a=6①,+-2|PF1||PF2|cos∠F1PF2=,
即+-|PF1||PF2|=12②,联立①②,
解得|PF1||PF2|=,+=21,
而=(+),
所以|OP|=||=|+|,
即||=|+|
=
==.
$