内容正文:
人教B版(2019)选择性必修第一册
2.5.1 椭圆的标准方程
第二章 平面解析几何
1
学习目标
理解椭圆的定义,体现数学抽象能力(重点)
掌握椭圆的标准方程,体现逻辑推理能力(重难点)
2
新课导入
在日常生活与学习中,可以见到很多有关椭圆的形象,如图(1)(2)所示.
我们还知道,圆是平面内到圆心的距离等于半径的点的集合,圆上的点的特征是:任意一点到圆心的距离都等于半径.那么,你能说说到底什么是椭圆吗?椭圆上任意一点的特征是什么?
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椭圆的定义
如果F1,F2是平面内的两个定点,a是一个常数,且2a>|F1F2|,则平面内满足|PF1|+|PF2|=2a的动点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.
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尝试与发现:设F1,F2是平面内的两个定点,|F1F2|=8,证明平面上满足|PF1|+|PF2|=10的动点P有无数多个,并求P的轨迹方程.
以F1F2所在直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y 轴,建立平面直角坐标系xOy,设椭圆的焦点分别为F1(−4,0),F2(4,0).
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可以验证,如果P的坐标(x,y)满足④式,则可得|PF1|+|PF2|=10.
不难看出,方程④有无穷多组实数解,这说明坐标满足|PF1|+|PF2|=10的点有无数多个,而且P的轨迹方程为④式.
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思考一下:设F1,F2是平面内的两个定点,若|F1F2|=2c,且满足|PF1|+|PF2|=2a的动点P的轨迹方程.
一般地,如果椭圆的焦点为F1和F2,焦距为2c,而且椭圆上的动点P满足 |PF1|+|PF2|=2a,其中a>c>0. 则以F1F2所在直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系,如图所示. 此时,椭圆的焦点分别为F1(−c,0),F2(c,0).
设P(x,y)是椭圆上任意一点,则|PF1|+|PF2|=2a,
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因为a>c>0,所以a2−c2>0,
设a2−c2=b2且b>0,则⑧式可化为
可以验证,方程⑨就是椭圆的方程,通常称为焦点在x轴上的椭圆的标准方程.
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尝试与发现:设椭圆的焦点为F1和F2,焦距为2c,而且椭圆上的动点P满足|PF1|+|PF2|=2a,其中a>c>0. 以F1F2所在直线为y轴,线段F1F2的垂直平分线为x轴,建立平面直角坐标系,如图所示. 此时:
(1)椭圆焦点的坐标分别是什么?
(2)能否通过⑨式来得到此时椭圆方程的形式?
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此时椭圆的焦点是F1(0,−c),F2(0,c),而且只要将方程⑨中的x与y互换,就可以得到椭圆的方程为
其中b2=a2−c2. 这个方程通常称为焦点在y轴上的椭圆的标准方程.
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椭圆的标准方程
焦距在x轴上椭圆的标准方程:
如果椭圆的焦点为F1和F2,焦距为2c,而且椭圆上的动点P满足 |PF1|+|PF2|=2a,其中a>c>0,则以F1F2所在直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y轴的椭圆的方程为
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椭圆的标准方程
焦距在y轴上椭圆的标准方程:
如果椭圆的焦点为F1和F2,焦距为2c,而且椭圆上的动点P满足 |PF1|+|PF2|=2a,其中a>c>0,则以F1F2所在直线为y轴,线段F1F2的垂直平分线为x轴的椭圆的方程为
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例1:分别求满足下列条件的椭圆的标准方程:
(1)两个焦点分别是F1(−3,0),F2(3,0),椭圆上的点P到两焦点的距离之和等于8;
由已知得2a=8,因此a=4. 又因为c=3,所以b2=a2−c2=42−32=7,
因为椭圆的焦点在x轴上,所以所求椭圆的标准方程为
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由已知得c=4.又因为c2=a2−b2 ,所以a2=b2+16.
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例2:已知B,C是平面内的两个定点,|BC|=8,且平面内△ABC的周长等于18,求这个三角形的顶点A的轨迹方程.
分析:由△ABC的周长等于18且|BC|=8,可知点A到B,C两个定点的距离之和总是等于10 ,因此点A一定在以B,C为焦点的椭圆上.
以BC所在的直线为x轴,线段BC的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系xOy,如图所示.
由|BC|=8,可知B(−4,0),C(4,0).
又因为|AB|+|AC|+|BC|=18,所以 |AB|+|AC|=10.
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从而点A在以B,C为焦点的椭圆上,而且这个椭圆上的点与两焦点的距离之和2a=10,又焦距2c=8,因此a=5,c=4. 从而b2=a2−c2=25−16=9.
再注意到因为是三角形,所以A,B,C三点不能共线,
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课堂练习
D
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课堂练习
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课堂练习
D
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B
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课堂练习
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课堂练习
A
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课堂练习
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课堂练习
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课堂练习
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课堂总结
1.椭圆的定义
2.椭圆的标准方程
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谢
谢
观
看
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当
时,
,
当
时,由①可知
,即
,此时④也成立.
此时,由①得
,
整理得
.②
①+②整理得
③,将③式平方,再整理得
.④
当
时,
,
由⑤得
,
整理得
.⑥
⑤+⑥整理得
⑦,将⑦式平方,再整理得
.⑧
,⑩
由上可以看出,椭圆的标准方程由a,c以及焦点的位置确定,其中a>c>0. 如不特别声明,以后总认为椭圆有相应的a,c值以b值,其中
.
而且谈到椭圆的标准方程时,指的总是⑨⑩这两种形式之一.
.
从而有
,解得
或
(舍去).
因此
,从而所求椭圆的标准方程为
.
例1:分别求满足下列条件的椭圆的标准方程:
(2)两个焦点分别是
,
,并且椭圆经过点
.
因为点
在椭圆上,所以
,即
.
因此点A的坐标必须满足
,
因此可知点A的轨迹方程为
.
1.平面内点
到
的距离之和是10,则动点P的轨迹方程是( )
A.
B.
C.
D.
解析:由题知,
,由椭圆的定义可知,
的轨迹方程是焦点在
轴上的椭圆,其中
,则
,
方程为:
.故选:D.
2.平面内点P到
,
的距离之和是8,则动点P的轨迹方程是( )
A.
B.
C.
D.
解析:由题意,平面内点P到
,
的距离之和是8,所以动点P的轨迹E为椭圆,焦点在y轴上,且
,即
,所以
,所以动点P的轨迹方程为
.故选:D.
3.已知定点
,
,动点P满足
,则动点P的轨迹方程为( )
A.
B.
C.
D.
解析:结合椭圆定义可知,动点P的轨迹为以A,B为焦点且长轴长为6的椭圆,
,
,所以
,动点P的轨迹方程为
.故选:B
4.若椭圆C的两个焦点分别是
,
,椭圆C上一点P到两焦点距离之和等于8,则该椭圆的标准方程为( )
A.
B.
C.
D.
解析:由题意有:
,
,
,
,故选:A.
5.到点
,
距离之和为10的动点P的轨迹方程为__________.
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