3.1.1 第1课时 椭圆及其标准方程课件2026-2027学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册
2026-08-09
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普通
摘要:
该高中数学课件聚焦椭圆的定义、标准方程及求法,以神舟十九号椭圆轨道实例导入,通过细绳画椭圆的动手操作引导学生抽象椭圆定义,推导标准方程过程为后续圆锥曲线学习搭建知识支架。
其亮点在于情境化与探究式结合,用航天实例培养数学眼光,严谨推导与例题变式训练发展数学思维,定义法与待定系数法对比强化数学语言表达。学生能深化理解,教师可高效实施分层教学。
内容正文:
椭圆及其标准方程
第三章 3.1.1 第1课时
学习目标
1.理解椭圆的定义及椭圆的标准方程.(重点)
2.掌握用定义法和待定系数法求椭圆的标准方程.(重点)
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.(难点)
椭圆是一种很美的数学曲线,在科研、生产和人类
生活中具有广泛的应用.例如,神舟十九号载人飞
船在进入太空后,先以椭圆轨道运行,后经过变轨
调整为圆形轨道.那么,椭圆上的点满足什么条件,如何精确地画出一个椭圆呢?今天我们来研究一番.
导语
3
内容索引
01
02
05
03
椭圆的标准方程
椭圆标准方程的求法
随堂演练
椭圆的定义
04
课时对点练
01
椭圆的定义
问题
1
取一条定长的细绳,把它的两端都固定在图板的同一点,套上铅笔,拉紧绳子,移动笔尖,这时笔尖(动点)画出的轨迹是一个圆.如果把细绳的两端拉开一段距离,分别固定在图板中的两点F1,F2(如图),套上铅笔,拉紧绳子,移动笔尖,画出
的轨迹是什么曲线?在这一过程中,移
动的笔尖(动点)满足的几何条件是什么?
提示 椭圆,笔尖(动点)到两个定点的距离的和等于常数.
把平面内与两个定点F1,F2的距离的和等于 的点的轨迹叫做椭圆,这 叫做椭圆的焦点, 叫做椭圆的焦距,焦距的 称为半焦距.
知识梳理
常数(大于|F1F2|)
两个定点
两焦点间的距离
一半
(1)椭圆上的点到两焦点距离的和为定值.
(2)定值必须大于两定点间的距离.
(3)当距离的和等于|F1F2|时,点的轨迹是线段.
(4)当距离的和小于|F1F2|时,点的轨迹不存在.
注意点
9
设F1,F2为定点,|F1F2|=6,动点M满足|MF1|+|MF2|=10,则动点M的轨迹是
A.椭圆 B.圆 C.线段 D.不存在
√
例1
解析:
因为|MF1|+|MF2|=10>|F1F2|=6,
由椭圆的定义知,动点M的轨迹为椭圆.
10
把例1中“|MF1|+|MF2|=10”改为“|MF1|+|MF2|=6”,则动点M的轨迹是
A.椭圆 B.圆 C.线段 D.不存在
延伸探究1
√
解析:
因为|MF1|+|MF2|=6=|F1F2|,
所以动点M的轨迹是线段.
11
把例1中“|MF1|+|MF2|=10”改为“|MF1|+|MF2|=4”,则动点M的轨迹是
A.椭圆 B.圆 C.线段 D.不存在
延伸探究2
√
解析:
因为|MF1|+|MF2|=4<|F1F2|,
所以动点M的轨迹不存在.
12
椭圆定义的理解
(1)椭圆定义中包含一动点和两定点.
(2)椭圆定义要求动点到两定点间的距离之和大于两定点间的距离.
反思感悟
13
02
椭圆的标准方程
问题
2
观察椭圆的形状,你认为怎样建立坐标系可能使所得的椭圆方程形式简单?
提示 观察我们画出的图形,可以发现椭圆具有对称性,而且过两个焦点的直线是它的对称轴,所以我们以经过椭圆两焦点F1,F2的直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系Oxy,如图所示,设M(x,y)是椭圆上任意一点,椭圆的焦距为2c(c>0),那么焦点F1,F2的坐标分别为(-c,0),(c,0).
根据椭圆的定义,设点M与焦点F1,F2的距离的和等于2a.
由椭圆的定义可知,椭圆可看作点集P={M||MF1|+|MF2|=2a}.
因为|MF1|=,|MF2|=,
所以+=2a. ①
为了化简方程①,我们将其左边一个根式移到右边,得=2a-. ②
对方程②两边平方,得
(x+c)2+y2=4a2-4a+(x-c)2+y2,
整理,得a2-cx=a, ③
对方程③两边平方,得
a4-2a2cx+c2x2=a2x2-2a2cx+a2c2+a2y2,
整理,得(a2-c2)x2+a2y2=a2(a2-c2), ④
将方程④两边同除以a2(a2-c2),得
+=1, ⑤
由椭圆的定义可知,2a>2c>0,即a>c>0,
所以a2-c2>0.
令b=,
那么方程⑤就是+=1(a>b>0). ⑥
我们将方程⑥称为焦点在x轴上的椭圆方程.
问题
3
如图,如果焦点F1,F2在y轴上,且F1,F2的坐标分别是(0,-c),(0,c),a,b的意义同上,那么椭圆的方程是什么?
提示 +=1(a>b>0).
知识梳理
焦点在x轴上 焦点在y轴上
标准方程 ________________ ________________
图形
焦点坐标 ___________________ ___________________
a,b,c的关系 _________
+=1(a>b>0)
+=1(a>b>0)
F1(-c,0),F2(c,0)
F1(0,-c),F2(0,c)
b2=a2-c2
注意点
(1)椭圆上的点到两焦点的距离的和为2a.
(2)x2项和y2项谁的分母大,焦点就在谁对应的坐标轴上.
21
(1)椭圆16x2+9y2=144的焦点坐标为 .
例2
(0,),(0,-)
解析:
将椭圆方程化为标准方程为+=1.由16>9可知椭圆的焦点在y轴上,
且a2=16,b2=9,所以c==,
所以椭圆的焦点坐标为(0,),(0,-).
22
(2)“2<m<3”是“方程+=1表示焦点在x轴上的椭圆”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
√
23
解析:
若方程+=1表示焦点在x轴上的椭圆,
则解得2<m<4,
所以“2<m<3”是“方程+=1表示焦点在x轴上的椭圆”的充分不必
要条件.
24
辨析椭圆方程,首先要把方程化成标准形式,然后比较分母的大小,最后确定焦点位置.
反思感悟
25
(1)已知方程+=1表示焦点在y轴上的椭圆,则实数m的取值范围为 ;
跟踪训练1
(8,25)
解析:
因为方程表示焦点在y轴上的椭圆,
所以
解得8<m<25.
故实数m的取值范围为(8,25).
26
(2)若椭圆2kx2+ky2=1的一个焦点坐标为(0,-4),则实数k= .
解析:
将椭圆方程化成标准方程为+=1,
因为椭圆的一个焦点坐标为(0,-4),
所以-=16,解得k=.
故实数k的值为.
27
03
椭圆标准方程的求法
(课本例1)已知椭圆的两个焦点坐标分别是(-2,0),(2,0),并且经过点,求它的标准方程.
例3
解:
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.
29
求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)b=1,c=,焦点在y轴上;
解:
因为b=1,c=,所以a2=b2+c2=16,
因为椭圆焦点在y轴上,所以其标准方程为+x2=1.
例3
30
求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(2)两个焦点的坐标分别是(0,-2),(0,2),并且椭圆经过点;
解:
方法一 由题意得椭圆的焦点在y轴上,
所以设它的标准方程为+=1(a>b>0),
由椭圆的定义知,
2a=+=2,
即a=,
又c=2,所以b2=a2-c2=6,
所以所求椭圆的标准方程为+=1.
例3
31
求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(2)两个焦点的坐标分别是(0,-2),(0,2),并且椭圆经过点;
解:
方法二 由题意得椭圆的焦点在y轴上,
所以设它的标准方程为+=1(a>b>0),
由题意知
解得
所以所求椭圆的标准方程为+=1.
例3
32
求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(3)经过点P,Q.
解:
方法一 (分类讨论法)
①当椭圆焦点在x轴上时,可设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).
依题意,有解得
由a>b>0,知不符合题意,故舍去;
②当椭圆焦点在y轴上时,可设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).
例3
33
求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(3)经过点P,Q.
解:
依题意,有解得
所以所求椭圆的标准方程为+=1.
例3
35
求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(3)经过点P,Q.
解:
方法二 (待定系数法)
设椭圆的方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n).
则解得
所以所求椭圆的方程为5x2+4y2=1,
故椭圆的标准方程为+=1.
例3
36
(1)定义法:从几何角度,结合椭圆的定义,计算出a,b的值,从而得到椭圆的标准方程;
(2)待定系数法:首先要进行“定位”,即确定焦点的位置,其次是进行“定量”,即确定a2,b2的具体数值,常根据条件列方程(组)求解.
反思感悟
37
求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)a=10,c=6;
跟踪训练2
解:
因为a=10,c=6,
所以b2=a2-c2=100-36=64,
则当焦点在x轴上时,椭圆的标准方程为+=1;当焦点在y轴上时,椭圆的标准方程为+=1.
所以所求椭圆的标准方程为
+=1或+=1.
38
求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(2)经过(0,2)和(1,0)两点.
跟踪训练2
解:
设椭圆的方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n).
则解得所以所求椭圆的标准方程为+x2=1.
39
课堂小结
1.知识清单:
(1)椭圆的定义.
(2)椭圆的标准方程.
(3)椭圆标准方程的求法.
2.方法归纳:分类讨论、待定系数法.
3.常见误区:
(1)忽视椭圆定义中a,b,c的关系.
(2)混淆不同坐标系下椭圆的两种标准方程.
40
04
随堂演练
1
2
3
4
1.设P是椭圆+=1上的点,F1,F2是椭圆的两个焦点,则|PF1|+|PF2|的值为
A.10 B.8 C.6 D.4
解析:
由椭圆定义知|PF1|+|PF2|=2a=8.
√
2.(多选)已知在平面直角坐标系中,点A(-3,0),B(3,0),点P为一动点,且|PA|+|PB|=2a(a≥0),下列说法中正确的是
A.当a=2时,点P的轨迹不存在
B.当a=4时,点P的轨迹是椭圆,且焦距为3
C.当a=4时,点P的轨迹是椭圆,且焦距为6
D.当a=3时,点P的轨迹是以AB为直径的圆
√
1
2
3
4
√
1
2
3
4
解析:
当a=2时,2a=4<|AB|,故点P的轨迹不存在,A正确;
当a=4时,2a=8>|AB|,故点P的轨迹是椭圆,且焦距为|AB|=6,B错误,C正确;
当a=3时,2a=6=|AB|,故点P的轨迹为线段AB,D错误.
1
2
3
4
3.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
√
1
2
3
4
解析:
由已知得c=1,又由点P(2,0)在椭圆上,
可得a=2,则b2=3,
∴椭圆的方程为+=1.
1
2
3
4
4.若方程x2+ky2=2表示焦点在y轴上的椭圆,那么实数k的取值范围是
A.(0,+∞) B.(0,2)
C.(1,+∞) D.(0,1)
解析:
∵方程x2+ky2=2,
即+=1表示焦点在y轴上的椭圆,
∴>2,故0<k<1.
√
05
课时对点练
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
对一对
13
14
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C C B A C A AC 5
题号 9 11 12 13
答案 +=1 AC B +=1(y≥0)
10.
答案
1
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4
5
6
7
8
9
10
11
12
(1)当焦点在x轴上时,由椭圆过点P(3,0),知a=3.
因为a=3b,所以b=1,
所以椭圆的标准方程为+y2=1;
当焦点在y轴上时,由椭圆过点P(3,0),知b=3,
所以a=9,
所以椭圆的标准方程为+=1.
综上所述,椭圆的标准方程为+y2=1或+=1.
13
14
10.
答案
1
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4
5
6
7
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9
10
11
12
(2)设椭圆方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B),
由题意得解得
所以椭圆的标准方程为+x2=1.
(3)由题意知c=2,则焦点坐标为(2,0),(-2,0).
因为椭圆经过点M(3,-2),
13
14
10.
答案
1
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11
12
所以2a=+=12,
即a=6,所以b2=32,
所以椭圆的标准方程为+=1.
13
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答案
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11
12
(1)由题意知曲线C是以A,B为焦点且2a为8的椭圆,又2c=4,则c=2,a=4,故b=2,
∴曲线C的标准方程为+=1.
(2)由于A,B两岛收到鱼群反射信号的时间比为5∶3,因此鱼群此时距A,B两岛的距离比为5∶3,即鱼群距A,B两岛的距离分别为5海里和3海里,设P(x,y),B(2,0),由|PB|=3,
得=3,
14.
13
14
答案
1
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11
12
∴
解得或
∴点P的坐标为(2,3)或(2,-3).
14.
13
14
1.以下方程表示椭圆的是
A.+=1 B.2x2-3y2=2
C.-2x2-3y2=-1 D.+=0
√
答案
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基础巩固
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答案
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14
解析:
A选项,方程+=1,即x2+y2=25,表示圆,不是椭圆,A选项错误;
B选项,方程2x2-3y2=2,即x2-=1,方程中间是减号,不是椭圆,B选项
错误;
C选项,方程-2x2-3y2=-1,即+=1,
表示焦点在x轴上的椭圆,C选项正确;
D选项,方程+=0的右边不是1,不是椭圆,D选项错误.
2.若直线l:2x+by+3=0过椭圆C:10x2+y2=10的一个焦点,则实数b的值为
A.-1 B.
C.-1或1 D.-或
答案
1
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6
7
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14
解析:
椭圆C的方程可化为x2+=1,其焦点为(0,-3),(0,3),分别代入直线l:2x+by+3=0中,解得b=1或b=-1.
√
3.已知方程+=1表示焦点在x轴上的椭圆,则实数m的取值范围是
A.(1,3) B.(1,2)
C.(2,3) D.(3,+∞)
√
解析:
由方程+=1表示焦点在x轴上的椭圆,得3-m>m-1>0,解得1<m<2,
所以m的取值范围是(1,2).
答案
1
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14
4.若动点P(x,y)满足方程+=6,则动点P的轨迹方程为
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
答案
1
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√
答案
1
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14
解析:
由动点P(x,y)满足方程+=6及椭圆的定义,得点P的轨迹是以(0,2),(0,-2)为焦点的椭圆,且2a=6,2c=4,所以a=3,c=2,则b2=a2-c2=14,所以动点P的轨迹方程为+=1.
5.若椭圆+=1的焦距为2,则m的值为
A.5 B.5或8 C.5或3 D.3
√
答案
1
2
3
4
5
6
7
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12
13
14
解析:
当椭圆+=1的焦点在x轴上时,
则有m-4=12,解得m=5;
当椭圆+=1的焦点在y轴上时,
则有4-m=12,解得m=3,
所以m的值为5或3.
6.已知椭圆C:+=1的右焦点为F,点M是C上的一点,点P是线段MF的中点,O为坐标原点,若|OP|=4,则|MF|等于
A.6 B.7 C.8 D.9
答案
1
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√
答案
1
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13
14
解析:
记椭圆C的左焦点为F1,连接MF1,如图,
又点P是线段MF的中点,O为FF1的中点,
所以|OP|=|MF1|,
又|OP|=4,所以|MF1|=8,
在椭圆C:+=1中,a=7,
又点M是C上的一点,所以|MF|+|MF1|=2a=14,所以|MF|=6.
7.(多选)已知点A(-1,0),动点P(x,y)满足|PA|+|PB|=2,且动点P的轨迹是椭圆,则点B的坐标可能是
A.(0,0) B.(1,0)
C.(0,1) D.(1,1)
答案
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14
√
√
答案
1
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14
解析:
由已知可得|PA|+|PB|=2>|AB|,
即点B在以A为圆心,2为半径的圆内,且点A,B不重合,
即点B在圆(x+1)2+y2=4内,
由(0,0),(0,1)在圆内,
(1,0)在圆上,(1,1)在圆外,
可知A,C选项正确.
8.已知P是椭圆C:+=1(n>0)上的动点,A(-2,0),B(2,0),且|PA|+|PB|=6,则n= .
答案
1
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14
5
解析:
因为|PA|+|PB|=6>|AB|=4,
所以点P的轨迹是以A(-2,0),B(2,0)为焦点的椭圆.
易知2a=6,2c=4,即a=3,c=2,
所以n=a2-c2=32-22=5.
9.与椭圆+=1有相同的焦点,且经过点(5,3)的椭圆的标准方程为
.
答案
1
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13
14
+=1
解析:
椭圆+=1的焦点坐标是(±4,0),又点(5,3)在椭圆上,所以由椭圆的定义,得2a=+=4,所以a=2,所以b2=a2-c2=40-16=24,所以所求椭圆的标准方程为+=1.
10.求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)经过点P(3,0),a=3b;
答案
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12
当焦点在x轴上时,由椭圆过点P(3,0),知a=3.
因为a=3b,所以b=1,
所以椭圆的标准方程为+y2=1;
当焦点在y轴上时,由椭圆过点P(3,0),知b=3,所以a=9,
所以椭圆的标准方程为+=1.
综上所述,椭圆的标准方程为+y2=1或+=1.
解:
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14
10.求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(2)过点P和点Q;
答案
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11
12
设椭圆方程为
Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B),
由题意得解得
所以椭圆的标准方程为+x2=1.
解:
13
14
10.求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(3)焦点在x轴上,焦距为4,且过点M(3,-2).
答案
1
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3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
由题意知c=2,则焦点坐标为(2,0),(-2,0).
因为椭圆经过点M(3,-2),
所以2a=+=12,
即a=6,所以b2=32,
所以椭圆的标准方程为+=1.
解:
13
14
11.(多选)关于x,y的方程x2sin α+y2cos α=1,下列说法正确的是
A.若α∈,则该方程表示椭圆,其焦点在y轴上
B.若α=,则该方程表示圆,其半径为
C.若α∈,则该方程表示椭圆,其焦点在x轴上
D.该方程不可能表示直线
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√
√
综合运用
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解析:
对于A,当α∈时,0<cos α<sin α<1,则>>1,
方程x2sin α+y2cos α=1,即+=1表示椭圆,其焦点在y轴上,故A正确;
对于B,当α=时,方程x2+y2=表示圆,其半径为,故B错误;
对于C,当α∈时,0<sin α<cos α<1,则>>1,
方程x2sin α+y2cos α=1,即+=1表示椭圆,其焦点在x轴上,故C正确;
对于D,当α=2kπ,k∈Z时,方程y2=1表示两条直线y=1或y=-1,故D错误.
12.若P为椭圆C:+=1上的一点,F1,F2为椭圆C的两个焦点,且|PF1|2-|PF2|2=16,则|PF1|等于
A.4 B.5 C.7 D.8
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解析:
对于椭圆C:+=1,a2=16,所以a=4,所以|PF1|+|PF2|=2a=8①.
又|PF1|2-|PF2|2=16,即(|PF1|+|PF2|)(|PF1|-|PF2|)=16,所以|PF1|-|PF2|=2②,由①②解得|PF1|=5.
√
13.“埙”(图1)是中国传统吹奏乐器之一,一款“埙”的外轮廓上部分是半椭圆,下部分是半圆.
上部分半椭圆的方程为+=1(a>b>0,y≥0),下
部分半圆的方程为x2+y2=b2(y<0)(图2),外轮廓线交
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x轴负半轴于点A,交y轴正半轴于点G,点M是半圆上的动点,当点M的坐标为时,△AGM的面积最大,此时半椭圆的方程是 .
+=1(y≥0)
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解析:
点M的坐标为,代入x2+y2=b2(y<0),
得b=,所以半圆的方程为x2+y2=(y<0),
又半圆交x轴负半轴于点A,则A,
椭圆和y轴正半轴交于点G,则G(0,a),
则kAG==,
当△AGM的面积最大时,即点M到直线AG的距离最大,
当OM⊥AG时,点M到直线AG的距离最大,
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解析:
若两直线垂直且斜率存在,则有kAG·kOM=-1,
又kOM==-,则kAG·kOM=·=-1,解得a=2,
综上可知,a=2,b=,
故半椭圆的方程为+=1(y≥0).
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14.某海域有A,B两个岛屿,B岛在A岛正东4海里处,研究发现,某种鱼群在距A岛、B岛距离之和为8海里处洄游,以A,B所在直线为x轴,AB的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系,如图所示.
(1)求鱼群的洄游路线曲线C的标准方程;
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由题意知曲线C是以A,B为焦点且2a为8的椭圆,又2c=4,则c=2,a=4,故b=2,
∴曲线C的标准方程为+=1.
解:
14.某海域有A,B两个岛屿,B岛在A岛正东4海里处,研究发现,某种
鱼群在距A岛、B岛距离之和为8海里处洄游,以A,B所在直线为x轴,
AB的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系,如图所示.
(2)某日,研究人员在A,B两岛同时用声呐探测仪发出不同频率的探测信号(传播速度相同),A,B两岛收到鱼群在P处反射信号的时间比为5∶3,你能否确定P处的位置(即点P的坐标)?
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由于A,B两岛收到鱼群反射信号的时间比为5∶3,因此鱼群此时距A,B两岛的距离比为5∶3,即鱼群距A,B两岛的距离分别为5海里和3海里,
设P(x,y),B(2,0),由|PB|=3,
得=3,
解:
14.某海域有A,B两个岛屿,B岛在A岛正东4海里处,研究发现,某种
鱼群在距A岛、B岛距离之和为8海里处洄游,以A,B所在直线为x轴,
AB的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系,如图所示.
(2)某日,研究人员在A,B两岛同时用声呐探测仪发出不同频率的探测信号(传播速度相同),A,B两岛收到鱼群在P处反射信号的时间比为5∶3,你能否确定P处的位置(即点P的坐标)?
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∴解得或
∴点P的坐标为(2,3)或(2,-3).
解:
THANKS
本课结束
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