第5节 椭圆 课件-2027届高三数学一轮复习
|
62页
|
131人阅读
|
0人下载
普通
内容正文:
第5节 椭圆
课标要求
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、标准方程及简单几何性质.
3.通过椭圆的学习,进一步体会数形结合的思想.
4.了解椭圆的简单应用.
目录/
CONTENTS
考点一 椭圆的定义
01
考点二 椭圆的标准方程
02
考点三 椭圆的几何性质
03
提能点 与椭圆有关的最值(范围)问题
04
课时跟踪训练
05
01
PART
考点一 椭圆的定义
目 录
1. 定义:平面内与两个定点F1,F2的距离的和等于常数(大于
)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 ,焦距的一半称为 .
2. 数学表达式:集合P={M||MF1|+|MF2|=2a,|F1F2|=
2c,其中a>c>0,且a,c为常数}.
|
F1F2|
焦点
焦距
半焦距
提醒:在椭圆定义中,若2a=|F1F2|,则动点的轨迹不是椭圆,而是连
接两定点的线段(包括端点);若2a<|F1F2|,则轨迹不存在.
结论:(1)若点P在椭圆上,F为椭圆的一个焦点,O为椭圆中心,则①
b≤|OP|≤a;②a-c≤|PF|≤a+c;
高中总复习·数学
目 录
(2)焦点三角形:椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点F1,F2构成的
△PF1F2叫做焦点三角形,如图所示,设∠F1PF2=θ,
①|PF1|=|PF2|时,即点P的位置为短轴端点时,θ最大, 最
大,最大值为bc;② = |PF1||PF2| sin θ=b2tan =c|
y0|;③|PF1|·|PF2|≤( )2=a2;④焦点三角形
的周长为2(a+c).
高中总复习·数学
目 录
(1)(2025·河北保定一模)如图所示,圆O的半径为定长r,A是
圆O内一个定点,P是圆上任意一点,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 )
A. 椭圆 B. 双曲线 C. 抛物线 D. 圆
A
高中总复习·数学
目 录
解析:连接QA. 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,故选A.
高中总复习·数学
目 录
(2)(2026·江西新余模拟)已知椭圆C: + =1(0<m<4)的
左、右焦点分别为F1,F2,右顶点为M,点N在椭圆C上,且∠NF1F2=
60°,若|NF2|=2|MF2|,则m=( D )
A. 1 B. 2 C. D. 3
解析:依题意,|MF2|=a-c,故|NF2|=2a-2c,故|NF1|=
2c,又在△NF1F2中,|F1F2|=2c,且∠NF1F2=60°,故△NF1F2为等
边三角形,故2a-2c=2c,得a=2c,则m=a2-c2= a2=3,故选D.
D
高中总复习·数学
目 录
规律方法
椭圆定义的应用技巧
(1)椭圆定义的应用主要有:判断平面内动点的轨迹是否为椭圆,求焦
点三角形的周长、面积及椭圆的弦长、最值等;
(2)与焦点三角形有关的计算或证明常利用正弦定理、余弦定理、|
PF1|+|PF2|=2a,得到a,c的关系.
高中总复习·数学
目 录
练1 (1)一动圆P与圆A:(x+1)2+y2=1外切,而与圆B:(x-1)2
+y2=64内切,那么动圆的圆心P的轨迹是( A )
A
A. 椭圆 B. 双曲线
C. 抛物线 D. 双曲线的一支
解析:设动圆P的半径为r,又圆A:(x+1)2+y2=1半径为1,圆B:
(x-1)2+y2=64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,故选A.
高中总复习·数学
目 录
(2)(2023·全国甲卷7题)设F1,F2为椭圆C: +y2=1的两个焦
点,点P在C上,若 · =0,则|PF1|·|PF2|=( B )
A. 1 B. 2
C. 4 D. 5
B
解析:由题意,得a2=5,b2=1,则c2=a2-b2=4.∵ · =0,
∴PF1⊥PF2,∴|PF1|2+ =|F1F2|2=4c2.∵|PF1|+|
PF2|=2a,∴|PF1|·|PF2|= = =2.故选B.
高中总复习·数学
目 录
02
PART
考点二 椭圆的标准方程
目 录
标准
方程 + =1(a>b>0)中心在
原点,焦点在x轴上 + =1(a>b>0)中心在
原点,焦点在y轴上
图形
提醒:标准方程中,较大的分母是a2,另一个分母是b2,c2=a2-b2,a
>b>0,必须牢固地掌握.
高中总复习·数学
目 录
(1)(2026·湖北荆州期末)已知椭圆C: + =1(a>b>0)
的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为 ,过F2的直线与椭圆C交于A,
B两点.若△F1AB的周长为8,则椭圆方程为( A )
A. + =1 B. + =1
C. +y2=1 D. + =1
A
高中总复习·数学
目 录
解析:如图,由椭圆的定义可知,△F1AB的周长为4a,∴4a=8,a=2,又离心率为 ,∴c=1,b2=3,∴椭圆方程为 + =1,故选A.
高中总复习·数学
目 录
(2)已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点P1( ,
1),P2(- ,- ),则椭圆的方程为 + =1 .
解析:设椭圆方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,且m≠n).椭圆经过
P1,P2两点,则 解得 所以所求椭圆方程为 +
=1.
+ =1
高中总复习·数学
目 录
规律方法
根据条件求椭圆方程的两种方法
(1)定义法:根据椭圆的定义,确定a2,b2的值,结合焦点位置写出椭
圆方程;
(2)待定系数法:根据题目所给的条件确定椭圆中的a,b.当不知道焦
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.
高中总复习·数学
目 录
练2 (1)已知焦点在x轴上的椭圆的离心率为 ,且它的长轴长等于4,则
椭圆的标准方程是( A )
A. + =1 B. + =1
C. +y2=1 D. + =1
解析:设椭圆方程为 + =1(a>b>0),则 解得a
=2,c=1,b= ,故椭圆方程为 + =1,故选A.
A
高中总复习·数学
目 录
(2)过点(3,2)且与椭圆3x2+8y2=24有相同焦点的椭圆方程为
.
解析:椭圆3x2+8y2=24的标准方程为 + =1,其焦点坐标为(± ,0),设所求椭圆的标准方程为 + =1(a>b>0),由椭圆的定义可得2a= + =( - )+( + )=2 ,所以a= ,则b= = ,因此所求椭圆的方程为 + =1.
+ =1
高中总复习·数学
目 录
03
PART
考点三 椭圆的几何性质
目 录
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
顶点 A1(-a,0),A2(a,
0),B1(0,-b),B2
(0,b) A1(0,-a),A2(0,a),B1(-b,0),B2(b,0)
高中总复习·数学
目 录
焦点的位置 焦点在x轴上 焦点在y轴上
轴长 短轴长为 ,长轴长为
焦点
焦距 |F1F2|=
对称性 对称轴:x轴和y轴,对称中心:
离心率 e= (0<e<1)
2b
2a
F1(-c,0),F2(c,
0)
F1(0,-c),F2(0,
c)
2c
原点
高中总复习·数学
目 录
(1)已知椭圆C: + =1的一个焦点为(2,0),则C的离心率
为( C )
A. B. C. D.
解析:∵a2=4+22=8,∴a=2 ,∴e= = = .
C
高中总复习·数学
目 录
(2)〔一题多解〕(2023·新高考Ⅰ卷5题)设椭圆C1: +y2=1(a>
1),C2: +y2=1的离心率分别为e1,e2,若e2= e1,则a=( A)
A. B. C. D.
A
高中总复习·数学
目 录
解析:法一 由题意知e1= ,e2= = ,因为e2= e1,所以
= × ,得a= .故选A.
法二 代入验证,若a= ,则e1= = = ,又e2=
,所以e2= e1,所以a= 符合题意,由于是单选题,故选A.
高中总复习·数学
目 录
规律方法
求椭圆离心率的方法
(1)直接求出a,c的值,利用离心率公式直接求解;
(2)列出含有a,b,c的齐次方程(不等式),借助于b2=a2-c2消去
b,转化为含有e的方程(不等式)求解;
(3)利用公式e= 求解.
高中总复习·数学
目 录
练3 〔多选〕某彗星的运行轨道是以太阳为一个焦点的椭圆.测得轨道的近
日点(距离太阳最近的点)与太阳中心的距离为d1,远日点(距离太阳最
远的点)与太阳中心的距离为d2,并且近日点、远日点及太阳中心在同一
条直线上,则( )
A. 轨道的焦距为d2+d1
B. 轨道的离心率为
C. 轨道的短轴长为2
D. 当 越大时,轨道越扁
√
√
高中总复习·数学
目 录
解析:设该椭圆的长半轴长为a,短半轴长为b,半焦距为c,由题意可知a-c=d1,a+c=d2,所以a= ,c= ,b2=a2-c2=d1d2,即b= ,椭圆的焦距为d2-d1,离心率e= = ,短轴长为2b=2 ,所以A错误,B、C正确;因为e= = = = =-1+ ,所以当 越大时,椭圆的离心率e越小,即
椭圆越圆,所以D错误.综上,选B、C.
高中总复习·数学
目 录
04
PART
提能点 与椭圆有关的最值(范围)问题
目 录
已知椭圆的长轴长为10,短轴长为8,则椭圆上任意一点P到椭圆中
心O的距离的取值范围是( )
A. [4,5] B. [6,8]
C. [6,10] D. [8,10]
√
解析: 不妨设椭圆的焦点在x轴上,则该椭圆的标准方程为 + =
1.设点P(x,y),则-5≤x≤5,且有y2=16- x2.所以|OP|=
= ∈[4,5],故选A.
高中总复习·数学
目 录
规律方法
与椭圆上的点有关的最值或范围问题的求解方法
(1)利用数形结合、几何意义,尤其是椭圆的性质;
(2)设出椭圆上的点的坐标,构造关于以点的坐标为变量的函数关系
式,利用函数知识求解.有些也可以利用不等式,注意利用椭圆的范围.
高中总复习·数学
目 录
练4 (2026·山西太原模拟)已知椭圆C: + =1(a>b>0)的
左、右焦点分别为F1,F2,若C上存在一点P,使线段PF1的中垂线过点
F2,则C的离心率的最小值是 .
解析:设椭圆C的半焦距为c∈(0,a),由题意可知:|PF2|=|F1F2
|=2c,根据存在性结合椭圆性质可知:a-c≤2c≤a+c,解得 a≤c<a,可得C的离心率e= ∈[ ,1),所以C的离心率的最小值是 .
高中总复习·数学
目 录
椭圆参数方程
教材母题:〔北师大选一P52例3〕求证:点M(a cos θ,b sin θ)(0≤θ
<2π)在椭圆 + =1上.
高中总复习·数学
目 录
细研教材:以坐标原点O为中心,焦点在x轴上的椭圆的标准方程为 +
=1(a>b>0),其参数方程为 (φ为参数);焦点在y
轴上的椭圆的标准方程是 + =1(a>b>0),其参数方程为
(φ为参数),通常规定参数φ的范围为φ∈[0,2π).
高中总复习·数学
目 录
变式1 (2026·河北石家庄模拟)已知复数z=2 cos θ+i sin θ(i为虚数单
位),则|z- |的最小值为( )
A. 1 B. 2- C. 3 D. 2+
解析:设z=x+yi(x,y∈R),又z=2 cos θ+i sin θ,则 消去θ得 +y2=1,所以复数z在复平面上对应的点在椭圆 +y2=1上,其右焦点为( ,0),a=2,c= ,|z- |表示复数z对应的点与点( ,0)间的距离,即椭圆 +y2=1上的点到右焦点的距离,则最小值为a-c=2- ,所以|z- |的最小值为2- .
√
高中总复习·数学
目 录
变式2 已知椭圆C: + =1,直线l:x-2y-12=0,则椭圆C上一
点P到直线l的距离的最小值为 .
解析:设x=4 cos θ,y=2 sin θ,θ∈[0,2π],即椭圆C上一点P的坐
标为(4 cos θ,2 sin θ),则点P到直线x-2y-12=0的距离d=
= ,当 cos (θ+ )=1时,d
取得最小值 .
高中总复习·数学
目 录
05
PART
课时跟踪检测
(时间:60分钟,满分:90分)
[备注:单选、填空题5分,多选题6分]
目 录
1. 若椭圆的焦点在x轴上且经过点(-4,0),焦距为6,则该椭圆的标准
方程为( )
A. + =1 B. + =1
C. + =1 D. + =1
解析: 由题意得a=4,2c=6,则c=3,b2=a2-c2=7,所以该椭圆
的标准方程为 + =1.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
√
高中总复习·数学
目 录
2. (2026·广东深圳模拟)焦点在x轴上的椭圆 + =1的焦距为2,则
m=( )
A. 5 B. 3
C. 5或3 D. 8
解析: 由椭圆 + =1焦距为2,焦点在x轴上,得2c=2,则c=1,得m-4=1,解得m=5,故选A.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
3. (2026·江苏扬州模拟)设m,n为不相等的正实数,椭圆 + =1
的焦点分别为F1(0,2)与F2(0,-2).若此椭圆上存在点P使得
△PF1F2为正三角形,则m+n=( )
A. 4+2 B. 2
C. 28 D. 36
解析:要使△PF1F2为正三角形,则|PF1|=|PF2|=|F1F2|=2c=4,由椭圆的对称性且焦点在y轴上,要使|PF1|=|PF2|,则P必在左右顶点处,所以|PF1|=|PF2|=a= =4,即n=16,故m=n-c2=12,则m+n=28,故选C.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
4. (2026·重庆九龙坡模拟)设椭圆C: + =1(a>b>0)的左顶
点为A,上顶点为B,右焦点为F,若F到直线AB的距离为b,则C的离
心率为( )
A. B.
C. D.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
解析:易知A(-a,0),B(0,b),F(c,0),则直线AB的方程为 + =1,即bx-ay+ab=0,又F到直线AB的距离为b,则 =b,整理得到c2+2ac=b2=a2-c2,所以2c2+2ac-a2=0,则2e2+2e-1=0,解得e= 或e= (舍).故选D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
5. 〔多选〕(2026·广东茂名模拟)已知椭圆C: + =1,两个
焦点分别为F1,F2,则( )
A. a的取值范围为(-14,8)
B. 椭圆C与双曲线 - =1有相同的焦点,则该双曲线的虚轴长为2
C. 若a= ,则C的焦距为6
D. 若a=2,则C的离心率为
√
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
解析:对于A,由题意可知 可得a∈(-14,-3)∪(-3,8),故A错误;对于B,由14+a-(8-a)=7+a,则a=1,虚轴长为2,故B正确;对于C,若a= ,则C的焦距为2× =6,故C正确;若a=2,则C的离心率为 = ,故D正确.故选B、C、D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
6. 〔多选〕如图所示,一个底面半径为 的圆柱被与其底面成45°角的
平面所截,截面是一个椭圆,则下列说法正确的是( )
A. 椭圆的长轴长为4
B. 椭圆的离心率为
C. 椭圆的方程可以为 + =1
D. 椭圆上的点到焦点的距离的最小值为2-
√
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
解析:圆柱的底面半径是 ,直径是2 ,所以椭圆的长轴长2a= =4,a=2,A正确;短轴长2b=2 ,b= ,则c= = ,离心率e= = ,B错误;建立适当的坐标系,椭圆的方程可以为 + =1,C正确;椭圆上的点到焦点的距离的最小值是a-c=2- ,D正确.故选A、C、D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
7. 已知椭圆C: + =1(a>b>0)的左顶点与上顶点之间的距离为
焦距的 倍,则C的离心率为 .
解析:设椭圆C: + =1的半焦距为c,由题意可得 =2
c,整理得2a2-c2=8c2,因此e2= = ,所以C的离心率为e= .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
8. 已知F1,F2为椭圆C: + =1的两个焦点,P,Q为C上关于坐标
原点对称的两点,且|PQ|=|F1F2|,则四边形PF1QF2的面积
为 .
解析:根据椭圆的对称性及|PQ|=|F1F2|可以得到四边形PF1QF2为
对角线相等的平行四边形,所以四边形PF1QF2为矩形.设|PF1|=m,
则|PF2|=2a-|PF1|=8-m,则|PF1|2+|PF2|2=m2+(8-
m)2=2m2+64-16m=|F1F2|2=4c2=4(a2-b2)=48,得m(8-
m)=8,所以四边形PF1QF2的面积为|PF1|×|PF2|=m(8-m)
=8.
8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
9. 已知椭圆C的方程为 + =1,其中P1,P2,…,P9依次将椭圆C的
下半部分分成10等份,若F是椭圆的右焦点,则|P2F|+|P3F|+|
P7F|+|P8F|= .
解析:由a2=25,可得a=5,设椭圆C的左焦点为F1,连接P2F1,P3F1,由椭圆的对称性,可得|P2F1|=|P8F|,|P3F1|=|P7F|,所以|P2F|+|P3F|+|P7F|+|P8F|=4a=20.
20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
10. (13分)已知椭圆 + =1(a>b>0)的焦点分别为F1,F2,且
F2( ,0),上顶点为(0, ).
(1)求椭圆的标准方程;
解:由已知得c= ,b= ,又a2=b2+c2,所以a2=9,
所以椭圆的标准方程为 + =1.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
(2)点P在椭圆上,若|PF1|=4,求∠F1PF2的大小.
解:点P在椭圆上,则|PF1|+|PF2|=2a=6,因为|PF1|=4,所以|PF2|=2.
所以 cos ∠F1PF2= =- ,所以∠F1PF2=120°.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
11. 〔一题多解〕已知O为坐标原点,A,B,F分别是椭圆C: +
=1(a>b>0) 的左顶点、上顶点和右焦点,点P在椭圆C上,且
PF⊥OF. 若AB∥OP,则椭圆C的离心率为( )
A. B. C. D.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
解析: 法一(通解) 由题可知,点P在第一象限,设
P点的纵坐标为yP,令C: + =1(a>b>0)中x=
c,则yP= ,所以P(c, ),所以kOP= .因为A
(-a,0),B(0,b),所以kAB= .因为AB∥OP,所以kAB=kOP,则 = ,即b=c,则a= = c,所以e= = .故选D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
法二(速解) 由题意知,椭圆的半通径|PF|= ,AB∥OP,所以△OPF∽△ABO,则 = ,即b=c,所以e= = = = .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
12. 若椭圆E:x2+ =1(0<m<1)上存在点P,满足|OP|=m
(O为坐标原点),则E的离心率的取值范围为( )
A. B.
C. D.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
解析: 设椭圆E的长半轴长、短半轴长、半焦距分别为a,b,c,由
题意知a=1,b= ,c=m,由椭圆E上存在点P满足|OP|=
m,等价于以O为原点,以c为半径的圆与椭圆有交点,得c≥b,所以
c2≥b2=a2-c2,解得 ≥ ,所以e= ≥ .又0<e<1,所以E的离心
率的取值范围为 .故选D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
13. 椭圆 + =1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,P为椭圆
上第一象限内的一点,且PF1⊥PF2,PF1与y轴相交于点Q,离心率e=
,若 =λ ,则λ= .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
解析:设| |=m,| |=n,则有m2+n2=4c2,
m+n=2a=2× c= c,则(m+n)2=m2+n2+
2mn= c2,即2mn= c2-4c2= c2,则(m-n)2=
m2+n2-2mn=4c2- c2= c2,即m-n= c,即m= = c,n= = c,则| |=λ| |=λm= λc,由| |=| |,则有( λc)2=( c- λc)2+( c)2,整理得8λ=5,即λ= .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
14. (15分)已知椭圆C: + =1(a>b>0),焦点F1(-c,
0),F2(c,0),左顶点为A,点E的坐标为(0,c),A到直线EF2的
距离为 b.
(1)求椭圆C的离心率;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
解:由题意得,A(-a,0),直线EF2的方程为x+y=c,
因为A到直线EF2的距离为 b,即 = b,
所以a+c= b,即(a+c)2=3b2,又b2=a2-c2,所以(a+c)2
=3(a2-c2),所以2c2+ac-a2=0,
即2e2+e-1=0,解得e= 或e=-1(舍去),所以椭圆C的离心率为 .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
(2)若P为椭圆C上的一点,∠F1PF2=60°,△PF1F2的面积为 ,求
椭圆C的标准方程.
解:由(1)知离心率e= = ,即a=2c, ①
因为∠F1PF2=60°,△PF1F2的面积为 ,则 |PF1||PF2| sin 60°
= ,所以|PF1||PF2|=4,由方程
得a2-c2=3, ②
联立①②得a=2,c=1,所以b2=a2-c2=3,
所以椭圆C的标准方程为 + =1.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
高中总复习·数学
目 录
$