内容正文:
第5节 椭圆
高考总复习
2027
课标解读 1.了解圆锥曲线的实际背景,感受圆锥曲线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.能够把研究直线与椭圆位置关系的问题转化为研究方程解的问题,会根据根与系数的关系及判别式解决问题.
强基础•固本增分
研考点•精准突破
目录索引
强基础•固本增分
自主诊断
1.(人教A版选择性必修第一册3.1.1节练习第1题)如果椭圆=1上一点P与焦点F1的距离等于6,那么点P与另一个焦点F2的距离是 .
14
解析 由椭圆定义及方程,得|PF1|+|PF2|=2a=20,又|PF1|=6,所以|PF2|=14.
2.(人教A版选择性必修第一册3.1.2节例4改编)已知椭圆方程为16x2+25y2=400,则它的离心率是 .
解析 把原方程化成标准方程,得=1,于是a=5,b=4,c=3.
所以离心率e=.
2.(人教A版选择性必修第一册3.1.2节例4改编)已知椭圆方程为16x2+25y2=400,则它的离心率是 .
解析 把原方程化成标准方程,得=1,于是a=5,b=4,c=3.
所以离心率e=.
3.(人教A版选择性必修第一册3.1.1节例1改编)已知椭圆的两个焦点坐标分别是(-2,0),(2,0),并且经过点(,-),则它的标准方程是 .
=1
解析 由于椭圆的焦点在x轴上,所以设它的标准方程为=1(a>b>0).
由椭圆的定义知c=2,
2a=+=2,
所以a=.
所以b2=a2-c2=10-4=6.
所以,所求椭圆的标准方程为=1.
知识梳理
1.椭圆的定义
(1)把平面内与两个定点F1,F2的距离的 等于常数(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 .
(2)数学表达式:集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a>0,c>0,且2a>|F1F2|,点M的轨迹是椭圆.
微点拨 当2a=|F1F2|时,点M的轨迹是线段F1F2;当2a<|F1F2|时,点M不存在.
和
焦点
焦距
2.椭圆的标准方程和简单几何性质
焦点跟着分母大的跑
标准方程 =1(a>b>0) =1(a>b>0)
图形
标准方程 =1(a>b>0) =1(a>b>0)
简单几何性质 范围 -b≤x≤b
-a≤y≤a
对称性 对称轴为 ,对称中心为
顶点 A1 , A2 ,
B1 , B2
长轴与短轴的交点叫椭圆的中心 A1 , A2 ,
B1 , B2
轴 长轴A1A2的长为 ,短轴B1B2的长为
焦距 |F1F2|=
离心率 e=∈(0,1) 越接近于1,椭圆越扁平;越接近于0,椭圆越接近于圆
原点
坐标轴
-a≤x≤a
-b≤y≤b
(-a,0)
(a,0)
(0,-b)
(0,b)
(0,-a)
(0,a)
(-b,0)
(b,0)
2a
2b
2c
微点拨 1.椭圆的焦点F1,F2必在它的长轴上.
2.求椭圆离心率e时,只要得出a,b,c的一个方程,再结合b2=a2-c2就可求得e(0<e<1).
研考点•精准突破
考点一 椭圆的定义及应用
例1 (1)(2023·全国甲,文7)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
B
考点一
考点二
考点三
思维进阶
解析 (方法1 直接利用二级结论)因为=0,
所以∠F1PF2=90°,从而=b2tan 45°=1=|PF1|·|PF2|,
所以|PF1|·|PF2|=2.
(方法2 利用椭圆定义)由椭圆C:+y2=1,知a2=5,b2=1,则c2=a2-b2=4,即c=2,则|F1F2|=2c=4.
∵=0,∴PF1⊥PF2,即∠F1PF2=90°.
在Rt△PF1F2中,|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,∵|PF1|+|PF2|=2a=2,
∴(|PF1|+|PF2|)2-2|PF1|·|PF2|=|F1F2|2.
∴20-2|PF1|·|PF2|=16,
解得|PF1|·|PF2|=2.故选B.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
(2)过椭圆4x2+y2=1的一个焦点F1的直线与椭圆交于A,B两点,则A与B和椭圆的另一个焦点F2构成的三角形的周长为 .
4
解析 椭圆方程可化为y2+=1,显然焦点在y轴上,a=1,根据椭圆定义|AF1|+|AF2|=2a,|BF1|+|BF2|=2a,
所以△ABF2的周长为|AF1|+|AF2|+|BF1|+|BF2|=4a=4.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
规律方法 椭圆定义的应用
(1)确认平面内与两定点有关的轨迹是否为椭圆.
(2)当点P在椭圆上时,与椭圆的两焦点F1,F2组成的三角形通常称为“焦点三角形”,利用定义可求其周长,利用定义和余弦定理可建立|PF1|+|PF2|=2a与|PF1||PF2|之间的联系,通过整体代入可求其面积等.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
[对点训练1](1)(2021·新高考 Ⅰ,5)已知F1,F2是椭圆C:=1的两个焦点,点M在C上,则|MF1|·|MF2|的最大值为( )
A.13 B.12 C.9 D.6
C
解析 由题意知|MF1|+|MF2|=2a=6,则=3,则|MF1|·|MF2|≤9,当且仅当|MF1|=|MF2|=3时,等号成立.故|MF1|·|MF2|的最大值为9.故选C.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
(2)已知椭圆=1(a>)的两焦点分别为F1,F2.若椭圆上有一点P,使∠F1PF2=120°,则△PF1F2的面积为( )
A. B. C. D.2
D
解析 设|PF1|=m,|PF2|=n,由点P在椭圆上可得m+n=2a.①
由余弦定理可得m2+n2-2mncos 120°=4c2,化简得m2+n2+mn=4c2.②
由①式两边平方再减去②式,得mn=4a2-4c2=4b2=8.
于是△PF1F2的面积为mnsin 120°=×8×=2.故选D.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
考点二 椭圆的标准方程
考向1 定义法
例2 [一题多变]已知两圆C1:(x-4)2+y2=169,C2:(x+4)2+y2=9,动圆M在圆C1内部且和圆C1相内切,和圆C2相外切,则动圆圆心M的轨迹方程为( )
A.=1 B.=1
C.=1 D.=1
D
考点一
考点二
考点三
思维进阶
解析 设圆M的半径为r,则|MC1|+|MC2|=(13-r)+(3+r)=16>8=|C1C2|,所以点M的轨迹是以C1,C2为焦点的椭圆.因为2a=16,2c=8,所以a=8,c=4,
b2=a2-c2=48.
故所求的轨迹方程为=1.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
AI变式
[变式](变条件)若将本例题条件中的“和圆C2相外切”改为“和圆C2也内切”,其余不变,则动圆圆心M的轨迹方程为 .
=1
解析 设圆M的半径为r,则|MC1|+|MC2|=(13-r)+(r-3)=10>8=|C1C2|,所以点M的轨迹是以C1,C2为焦点的椭圆.因为2a=10,2c=8,
所以a=5,c=4,b2=a2-c2=9.
故所求的轨迹方程为=1.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
考向2 待定系数法
例3 已知椭圆C:=1(a>b>0),直线l:x+2y-6=0与椭圆C交于M,N两点,与两坐标轴分别交于点A,B,且M,N是线段AB的三等分点,则椭圆C的方程 为( )
A.=1 B.=1
C.=1 D.=1
A
考点一
考点二
考点三
思维进阶
解析 由直线l:x+2y-6=0,不妨设A(0,3),B(6,0),设M(x1,y1),N(x2,y2),则=(x1,y1-3),=(6-x2,-y2),=(6,-3),如图,因为M,N是线段AB的三等分点,则=(2,-1),=(2,-1),
则解得所以M(2,2),N(4,1).
又M,N两点在椭圆C上,所以解得所以椭圆C的方程为=1.故选A.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
规律方法 求椭圆方程的方法与步骤
考点一
考点二
考点三
思维进阶
[对点训练2]过点(,-),且与椭圆=1有相同焦点的椭圆的标准方程为( )
A.=1 B.=1
C.=1 D.=1
C
解析 设所求椭圆方程为=1(k<9),将点(,-)代入,可得=1,解得k=5(k=21舍去),故所求椭圆的标准方程为=1.故选C.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
考点三 椭圆的离心率
例4 (1)(2026·山东青岛第一中学期中)已知F1,F2是椭圆B:=1 (a>b>0)的左、右焦点,M为椭圆B上一点,点F1关于∠F1MF2的平分线的对称点N也在椭圆B上.若cos∠F1MF2=,则椭圆B的离心率为( )
A. B. C. D.
B
考点一
考点二
考点三
思维进阶
解析 由题意可知,MP⊥F1N,|MF1|=|MN|,|NP|=|F1P|=|F1N|,且(|MF1|+|MF2|)+(|NF1|+|NF2|)=|MF1|+|MN|+|NF1|=4a,2∠F1MP=∠F1MF2,
所以|MF1|+|F1P|=|MF1|+|MF2|=2a⇒|F1P|=|MF2|.
因为cos∠F1MF2=,
所以=sin∠F1MP=,
所以|MF1|=3|F1P|,即|MF1|=3|MF2|.
又|MF1|+|MF2|=2a,所以|MF1|=,|MF2|=.
所以由余弦定理得|F1F2|2=|MF1|2+|MF2|2-2|MF1||MF2|cos∠F1MF2,即4c2=()2+()2-2×,所以a2=3c2,所以e2=,即e=.故选B.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
(2)已知F1,F2是椭圆的两个焦点,P是椭圆上一点,∠F1PF2=60°,则椭圆离心率e的取值范围是( )
A.(0,) B.(0,]
C.(,1) D.[,1)
D
考点一
考点二
考点三
思维进阶
解析 在△PF1F2中,设|PF1|=m,|PF2|=n,则m+n=2a,如图.
根据余弦定理,得(2c)2=m2+n2-2mncos 60°,配方得(m+n)2-3mn=4c2,所以3mn=4a2-4c2,所以4a2-4c2=3mn≤3·()2=3a2,当且仅当m=n时,等号成立,即a2≤4c2,故e2=,故可得≤e<1.故选D.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
[对点训练3](1)(2025·福建龙岩模拟)已知椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,O为坐标原点.若椭圆C上的点M满足|OM|=|MF1|, |F1F2|=|MF2|,则椭圆C的离心率为( )
A.2- B. C.2- D.-1
A
考点一
考点二
考点三
思维进阶
解析 如图,过点M作MN⊥OF1,垂足为N,
由|MF1|=|OM|,知|NF1|=|ON|=,
所以|NF2|=c,而|F1F2|=|MF2|=2c,
所以|MN|=,
则|MF1|=c.
由椭圆的定义知,|MF1|+|MF2|=2a,即c+2c=2a,所以椭圆的离心率为e==2-.故选A.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
(2)过椭圆C:=1(a>b>0)的右焦点作x轴的垂线,交C于A,B两点,直线l过C的左焦点和上顶点.若以AB为直径的圆与l存在公共点,则C的离心率的
取值范围是 .
(0,]
考点一
考点二
考点三
思维进阶
解析 由题设知,直线l:=1,即bx-cy+bc=0.
以AB为直径的圆的圆心为(c,0),根据题意,将x=c代入椭圆C的方程,
得y=±,即圆的半径r=.又圆与直线l有公共点,所以,化简得2c≤b,平方整理得a2≥5c2,所以e=.又0<e<1,所以0<e≤.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
思维进阶(十一) 椭圆的参数方程
1.焦点在x轴上的椭圆
(θ为参数);
2.焦点在y轴上的椭圆
(θ为参数).
考点一
考点二
考点三
思维进阶
典例(1)若动点(x,y)在椭圆+y2=1上运动,则x+2y的最大值为( )
A.2 B. C.2 D.4
A
解析 设x=2cos θ,y=sin θ,则x+2y=2cos θ+2sin θ=2sin(θ+)≤2.故选A.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
(2)椭圆x2+8y2=8上一点P到直线l:x-y+4=0的距离最小,则点P的坐标为 ,最小距离为 .
(-)
解析 (方法1 几何法)设与l平行且与椭圆相切的直线l'的方程为x-y+m=0,
则由得9y2-2my+m2-8=0,Δ=4m2-4×9×(m2-8)=0,得m=±3,结合图形(图略)知,当m=3时,切点P到直线l的距离最小,此时9y2-6y+1=0,则y=,x=y-m=-,此时点P的坐标为(-),最小距离即为l与l'间的距离d=.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
(方法2 利用参数方程)椭圆方程可以化为+y2=1,设点P(2cos θ,sin θ),则点P到直线l的距离d=,tan φ=2,
当θ-φ=时,dmin=,此时,sin φ=,cos φ=,则cos θ=-sin φ=-,
sin θ=cos φ=,故点P的坐标为(-).
考点一
考点二
考点三
思维进阶
(3)已知F1(-c,0),F2(c,0)为椭圆=1(a>b>0)的两个焦点,若椭圆上存在点P满足=3c2,则椭圆离心率的取值范围是 .
[]
考点一
考点二
考点三
思维进阶
解析 设P(acos θ,bsin θ),θ∈[0,2π],=(-c-acos θ,-bsin θ),
=(c-acos θ,-bsin θ),=(-c-acos θ,-bsin θ)·(c-acos θ,-bsin θ)
=a2cos2θ-c2+b2sin2θ=a2cos2θ-c2+(a2-c2)(1-cos2θ)=3c2.
化简得=cos2θ.
因为0≤cos2θ≤1,所以0≤≤1,
整理得≤()2≤,所以≤e2≤,又0<e<1,所以≤e≤.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
[对点训练](1)曲线(θ为参数)的焦点坐标是( )
A.(0,±4) B.(±4,0)
C.(0,±3) D.(±3,0)
A
解析 由题意两式平方相加,可得=1,故焦点坐标是(0,±4).故选A.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
(2)曲线(φ为参数)的离心率为 .
解析 由题意两式平方相加,可得=1,所以对于椭圆
=1,a=3,b=⇒c==2,所以曲线的离心率为e=.
考点一
考点二
考点三
思维进阶
(3)椭圆=1上一点P到直线3x-4y=24的最大距离是 .
(2+)
解析 设点P的坐标为(4cos θ,3sin θ),则点P到直线3x-4y=24的距离d==,由-1≤cos(θ+)≤1,
得当cos(θ+)=-1时,d取得最大值为dmax=(2+).
考点一
考点二
考点三
思维进阶
$