3.1.1 第2课时 椭圆及其标准方程的应用 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定义应用与轨迹问题,从椭圆定义出发,通过焦点三角形周长、面积及角度问题实例,结合跟踪训练巩固,再过渡到动圆关系、斜率之积等轨迹问题,搭建从定义到应用的学习支架。
其亮点在于以问题链驱动,融合数学思维与数学眼光,如例2用余弦定理和椭圆定义推导焦点三角形面积公式培养推理能力,例3通过动圆外切内切转化为椭圆轨迹发展几何直观。讲练结合且小结清晰,助力学生深化理解,教师可高效开展教学。
内容正文:
椭圆及其标准方程的应用
第三章 3.1.1 第2课时
学习目标
1.能根据定义解决与焦点三角形有关的问题.(重点)
2.能用自己的语言解释椭圆与圆的关系.(难点).
3.了解椭圆的第二、第三定义及简单应用.(难点)
内容索引
01
02
与椭圆有关的轨迹
椭圆定义的应用(焦点三角形)
04
随堂演练
03
课时对点练
01
椭圆定义的应用(焦点三角形)
已知△ABC的顶点B,C在椭圆+y2=1上,顶点A是椭圆的一个焦点,且椭圆的另一个焦点在BC上,则△ABC的周长为 .
例1
角度1 周长问题
4
解析:
由题意,得a=.设直线BC过椭圆的焦点F2,则|AB|+|BF2|=2a=2,|AC|+|CF2|=2a=2,所以△ABC的周长为|AB|+|BF2|+|CF2|+|AC|=4.
5
(1)椭圆上一点P与椭圆的两个焦点F1,F2构成的△PF1F2称为焦点三角形,焦点三角形的周长为2a+2c.
(2)A,B为椭圆上的两点,焦点为F1,F2,其中F1在AB上,则△ABF2的周长为4a.
反思感悟
6
如图,椭圆C:+y2=1(a>1)的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆C上,PF1,PF2的中点分别为M,N,O为坐标原点,四边形OMPN的周长为4,则△PF1F2的周长是 .
跟踪训练1
4+2
7
解析:
因为M,O,N分别为PF1,F1F2,PF2的中点,所以MO∥PN,|MO|=|PN|,则四边形OMPN是平行四边形,由四边形OMPN的周长为4可知,|PM|+|PN|=2,
则|PF1|+|PF2|=2(|PM|+|PN|)=4,
即2a=4,所以a=2,则c==,
于是△PF1F2的周长是2a+2c=4+2.
8
已知P为椭圆+=1上一点,F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,∠F1PF2=60°,求△F1PF2的面积.
例2
角度2 面积及角度问题
方法一 由已知得a=2,b=,
所以c===3,
从而|F1F2|=2c=6,在△F1PF2中,
|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|cos 60°,
即36=|PF1|2+|PF2|2-|PF1|·|PF2|. ①
由椭圆的定义得|PF1|+|PF2|=4,
解:
9
已知P为椭圆+=1上一点,F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,∠F1PF2=60°,求△F1PF2的面积.
例2
即48=|PF1|2+|PF2|2+2|PF1|·|PF2|. ②
由①②得|PF1|·|PF2|=4.
所以=|PF1|·|PF2|·sin 60°=.
方法二 设|PF1|=m,|PF2|=n,
∠F1PF2=θ(0°<θ<180°),则m+n=2a,又|F1F2|=2c,b2=a2-c2,
则cos θ===-1,
解:
10
已知P为椭圆+=1上一点,F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,∠F1PF2=60°,求△F1PF2的面积.
例2
所以mn=,
从而=mnsin θ=b2·=b2·=b2tan,由已知得b2=3,θ=
60°,
故=3×tan 30°=.
解:
11
已知△PF1F2的顶点P为椭圆+=1上一点,F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,求∠F1PF2的最大值.
延伸探究
由已知得,a=2,b=,
设|PF1|=m,|PF2|=n,∠F1PF2=θ(0°<θ<180°),
则
所以cos θ=-1≥-1=-1=-,
当且仅当m=n=2时,取等号,
又0°<θ<180°,则0°<θ≤120°,故∠F1PF2的最大值为120°.
解:
12
(1)涉及焦点三角形面积时,可把|PF1|,|PF2|看作一个整体,使用|PF1|2+|PF2|2=(|PF1|+|PF2|)2-2|PF1|·|PF2|及余弦定理求出|PF1|·|PF2|,无需单独求解.
(2)焦点三角形的面积=b2tan(∠F1PF2=θ).
(3)焦点三角形中,当点P位于椭圆与坐标轴(非焦点所在的坐标轴)的交点时,∠F1PF2最大.
反思感悟
13
02
与椭圆有关的轨迹
(1)一动圆与圆C1:x2+y2+4x=0外切,同时与圆C2:x2+y2-4x-60=0内切,则动圆圆心的轨迹方程是
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
例3
√
15
解析:
圆C1:x2+y2+4x=0可化为(x+2)2+y2=4,圆心C1(-2,0),半径r1=2,
圆C2:x2+y2-4x-60=0可化为(x-2)2+y2=64,圆心C2(2,0),半径r2=8,
∴|C1C2|==4.
设动圆圆心为点P,半径为r,
∵动圆P与圆C1外切,
∴|PC1|=r1+r=2+r,
又动圆P与圆C2内切,
∴|PC2|=r2-r=8-r,
16
解析:
∴|PC1|+|PC2|=(2+r)+(8-r)=10>|C1C2|,
∴点P的轨迹为以C1,C2为焦点的椭圆,且2a=10,c=2,
∴a=5,b=,
∴点P的轨迹方程为+=1.
17
(2)(课本例3)如图,设A,B两点的坐标分别为(-5,0),(5,0).直线AM,BM相交于点M,且它们的斜率之
积是-,求点M的轨迹方程.
解:
设点M的坐标为(x,y),因为点A的坐标是(-5,0),
所以直线AM的斜率kAM=(x≠-5).
同理,直线BM的斜率kBM=(x≠5).
由已知,有×=-(x≠±5),
化简,得点M的轨迹方程为+=1(x≠±5).
点M的轨迹是除去(-5,0),(5,0)两点的椭圆.
例3
18
解:
如图,设d是点M到直线l:x=的距离,根据题意,动点M的轨迹就是集合
P=.
由此得=.
将上式两边平方,并化简,
得9x2+25y2=225,即+=1.
所以点M的轨迹方程是+=1.
(3)(课本例6改编)动点M(x,y)与定点F(4,0)的距离和M到定直线l:x=的距离的比是常数,求动点M的轨迹方程.
例3
19
(1)椭圆的第二定义:如图,+=1(a>b>0)上的
点P到F2(c,0)(或F1(-c,0))的距离与到定直线l:
x=(c2=a2-b2)的距离之比为常数.
(2)椭圆的第三定义:如图,已知椭圆+=1
(a>b>0),A(-a,0),B(a,0),P为椭圆上异于A,B的任一点,则点P与A,B连线的斜率之积
为定值-,即kPA·kPB=-.
反思感悟
20
(1)已知点M是圆C:x2+y2-2y-31=0上的动点,A(0,-1),线段AM的垂直平分线与线段CM交于点Q,当点M在圆C上运动时,点Q的轨迹方程是
A.x2+y2=2 B.+=1
C.+=1 D.+=1
跟踪训练2
√
21
解析:
圆C:x2+(y-1)2=32的圆心C(0,1),半径r=4,
由题意可知|QM|=|QA|,又点M是圆上的点,则|CM|=4,
且|CM|=|CQ|+|QM|,则|QC|+|QA|=4>2,
由椭圆的定义可知,点Q的轨迹是以C,A为焦点的椭圆,其中a=2,c=1,b=,
则点Q的轨迹方程为+=1.
22
(2)椭圆+=1的左焦点为F1,P为椭圆上任一点,点P到直线l:x=-4的距离为d,则= .
23
解析:
方法一 依题意知F1(-1,0),设P(x0,y0),∴+=1,
∴=3-,
∴=====.
方法二 F1(-1,0),x=-4=-,
根据椭圆的第二定义知
==.
24
(3)已知椭圆+=1,A(0,-2),B(0,2),P为椭圆上异于A,B的
任一点,则kPA·kPB= .
-
解析:
由椭圆的第三定义知kPA·kPB=-=-.
25
课堂小结
1.知识清单:
(1)椭圆定义的应用(焦点三角形).
(2)与椭圆有关的轨迹问题.
2.方法归纳:数形结合、方程思想.
3.常见误区:求轨迹方程要注意完备性.
26
03
随堂演练
1
2
3
4
1.已知椭圆+=1(a>b>0),M为椭圆上一动点,F1为椭圆的左焦点,则线段MF1的中点P的轨迹是
A.圆 B.椭圆 C.线段 D.直线
解析:
设椭圆的右焦点为F2,O为坐标原点.由题意知|PO|=|MF2|,|PF1|=|MF1|.又|MF1|+|MF2|=2a,所以|PO|+|PF1|=a>c=|F1O|,故由椭圆的定义,可知点P的轨迹是椭圆.
√
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
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√
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4
解析:
设|PF1|=m,|PF2|=n,由点P在椭圆上,得m+n=2a, ①
在△PF1F2中,|F1F2|=2c,由余弦定理,得m2+n2-2mncos 120°=4c2,即m2+n2+mn=4c2. ②
由①式两边平方再减去②式,得mn=4a2-4c2=4b2=8,所以△PF1F2的面积为mnsin 120°=×8×=2.
1
2
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4
3.(多选)已知P是椭圆+y2=1上的一点,F1,F2是其两个焦点,则∠F1PF2的大小可能为
A. B. C. D.
√
√
√
解析:
当点P位于y轴上时,∠F1PF2最大,此时|PF1|=2,|PF2|=2,而|F1F2|=2c=
2,在△F1PF2中,由余弦定理,得cos∠F1PF2=-,故∠F1PF2的最大值为,所以∠F1PF2的大小可能为,,.
1
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4.设椭圆+=1(b2<4)与x轴的两个交点分别为A(-2,0),B(2,0),对椭圆上任意一点P(不同于A,B),若kPA·kPB=-,则椭圆的方程为 .
解析:
由椭圆的第三定义得,kPA·kPB=-=-,又a2=4,所以b2=3,所以椭圆的方程为+=1.
+=1
04
课时对点练
答案
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对一对
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题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B A D C C A CD
题号 9 11 12 13 15 16
答案 C BD C B
16
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答案
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(1)方法一 由题意,知椭圆N的焦点为(-2,0),(2,0),
设椭圆M的方程为+=1(a>b>0),
则化简并整理得5b4+11b2-16=0,
故b2=1或b2=-(舍去),a2=5,
故椭圆M的标准方程为+y2=1.
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答案
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方法二 由题意,知椭圆N的焦点为(-2,0),(2,0),
设椭圆M的方程为+=1(a>b>0),
则2a=+
=2,
所以a=,因为c=2,所以b2=a2-c2=1.
故椭圆M的标准方程为+y2=1.
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答案
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(2)由(1)知F1(-2,0),F2(2,0),设P(x0,y0),
则△PF1F2的面积为×4×|y0|=1,
解得y0=±.又+=1,
所以=,x0=±,
所以点P有4个,它们的坐标分别为,,,.
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答案
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(1)由已知得|PN|=|PA|,M(-3,0),故|PM|+|PN|=|PM|+|PA|=|AM|=8>|MN|,
所以点P的轨迹是以M,N为焦点的椭圆,
设点P的轨迹方程为+=1(a>b>0),则2a=8,a=4,c=3,b2=7,
所以点P的轨迹C的方程为+=1.
14.
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答案
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(2)不妨设|MQ|=m,由椭圆的定义可得|QN|=2a-m=8-m,又|MN|=2c=6,
则在△MNQ中,由余弦定理可得cos∠QMN==,
解得m=.
故△QMN的面积S=×m×2c×sin∠QMN=××6×=.
14.
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16
1.设F1,F2分别是椭圆E:+=1(a>b>0)的左、右焦点,过点F1的直线交椭圆E于A,B两点,|AF1|=3|BF1|,若|AB|=4,△ABF2的周长为16,则AF2的长为
A.7 B.5 C.3 D.1
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基础巩固
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解析:
由|AF1|=3|BF1|,|AB|=4,得|AF1|=3.
因为△ABF2的周长为16,所以|AF1|+|AF2|+|BF1|+|BF2|=4a=16,
所以|AF1|+|AF2|=2a=8,所以|AF2|=2a-|AF1|=8-3=5.
16
√
2.已知P是椭圆+=1上一点,F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,若△PF1F2的面积为3,则∠F1PF2的大小为
A.60° B.30° C.45° D.90°
√
答案
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解析:
方法一 由对称性不妨设点P在第一象限,
∴=|F1F2|·yP=3,
又|F1F2|=2,∴yP=,∴xP=,
又F1(-,0),F2(,0),
∴|PF1|=6,|PF2|=2,
∴cos∠F1PF2==,又0°<∠F1PF2<180°,
∴∠F1PF2=60°.
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解析:
方法二 设∠F1PF2=θ,
=b2tan =9tan =3,
∴tan =,
又0°<θ<180°,
∴=30°,
∴θ=60°.
16
3.若△ABC的两个顶点的坐标分别为A(-3,0),B(3,0),△ABC的周长为18.则顶点C的轨迹方程是
A.+=1(y≠0) B.+=1(y≠0)
C.+=1(y≠0) D.+=1(y≠0)
√
答案
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解析:
由题意,得|CA|+|CB|=12>|AB|,
所以顶点C的轨迹是以A,B为焦点,c=3且a=6的椭圆,则b2=a2-c2=27.
又因为A,B,C三点不共线,所以顶点C的轨迹方程为+=1(y≠0).
16
4.已知椭圆+=1的左、右焦点分别为F1,F2,点P为椭圆位于第二象限内的一点,|PF2|=,则点P到直线x=的距离为
A. B. C. D.
√
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解析:
方法一 设P(x0,y0),∵F2(3,0),
∴|PF2|==. ①
又+=1, ②
由①②得3-50x0-177=0,
∴x0=-3或x0=.
又x0<0,
∴x0=-3,∴d=+3=.
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解析:
方法二 ∵a=5,b=4,c=3,
∴=,
∴由椭圆的第二定义得==,
∴d=|PF2|=.
16
5.已知椭圆的两焦点坐标分别为F1(-,0),F2(,0),P是椭圆上一点,若PF1⊥PF2,|PF1|·|PF2|=8,则该椭圆的方程是
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
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解析:
设|PF1|=m,|PF2|=n,m>0,n>0,
因为PF1⊥PF2,|F1F2|=2,所以m2+n2==20.
因为|PF1|·|PF2|=mn=8,
所以(m+n)2=m2+n2+2mn=20+2×8=36,
因为m>0,n>0,所以m+n=6,即2a=6,a=3,
所以b2=a2-c2=4,
所以椭圆的方程为+=1.
16
6.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,M为C上一点,若MF1的中点为(0,1),且△MF1F2的周长为8+4,则C的标准方程为
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
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解析:
因为△MF1F2的周长为8+4,所以2a+2c=8+4,则a+c=4+2,
又F1(-c,0),MF1的中点为(0,1),所以点M的坐标为(c,2),
故+=1,则=2,
结合a2=b2+c2,a+c=4+2,解得a=4,b=c=2,
所以椭圆C的标准方程为+=1.
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7.(多选)已知P是椭圆E:+=1上一点,F1,F2是椭圆E的左、右焦点,且△F1PF2的面积为3,则下列说法正确的是
A.点P的纵坐标为3
B.∠F1PF2>
C.△F1PF2的周长为4(+1)
D.△F1PF2的内切圆半径为
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解析:
由已知得a=2,b=2,c=2,
F1(-2,0),F2(2,0).
设P(m,n),
则=·2c·|n|=3,
解得n=±,故A错误;
由+=1,解得m2=.
不妨设m>0,n>0,则P,
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解析:
∴|PF1|2=+=+2,|PF2|2=+=-2,
∴|PF1|2+|PF2|2-(2c)2=×2-16=>0,
∴cos∠F1PF2=>0,
∴∠F1PF2<,故B错误;
△F1PF2的周长=2a+2c=4(+1),故C正确;
设△F1PF2的内切圆半径为r,
则×4(+1)r=3,∴r=,故D正确.
16
8.已知椭圆+=1的左、右焦点分别为F1,F2,若椭圆上的点P满足|PF1|
=2|PF2|,则∠F1PF2的大小为 .
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解析:
椭圆+=1中,a=3,b=2,c==,|F1F2|=2c=2.
由题意得
解得|PF1|=4,|PF2|=2,
所以+=42+22=20=,
所以△F1PF2是直角三角形,且∠F1PF2=.
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9.已知椭圆+y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,若点P在椭圆上,且∠F1PF2
=90°,则点P到x轴的距离为 .
答案
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解析:
设点P(m,n),由椭圆+y2=1,得F1(-,0),F2(,0),则=(--m,-n),=(-m,-n).由∠F1PF2=90°,得·=(--m)(-m)+
n2=m2+n2-3=0.因为点P(m,n)在椭圆上,所以+n2=1,即m2=4(1-n2),故m2+n2-3=4(1-n2)+n2-3=0,解得n2=,n=±,故点P到x轴的距离为.
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10.已知椭圆M与椭圆N:+=1有相同的焦点,且椭圆M过点.
(1)求椭圆M的标准方程;
答案
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方法一 由题意,知椭圆N的焦点为(-2,0),(2,0),
设椭圆M的方程为+=1(a>b>0),
则化简并整理得5b4+11b2-16=0,
故b2=1或b2=-(舍去),a2=5,
故椭圆M的标准方程为+y2=1.
解:
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10.已知椭圆M与椭圆N:+=1有相同的焦点,且椭圆M过点.
(1)求椭圆M的标准方程;
答案
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方法二 由题意,知椭圆N的焦点为(-2,0),(2,0),
设椭圆M的方程为+=1(a>b>0),
则2a=+=2,
所以a=,因为c=2,所以b2=a2-c2=1.
故椭圆M的标准方程为+y2=1.
解:
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10.已知椭圆M与椭圆N:+=1有相同的焦点,且椭圆M过点.
(2)设椭圆M的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆M上,且△PF1F2的面积为1,求点P的坐标.
答案
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由(1)知F1(-2,0),F2(2,0),设P(x0,y0),
则△PF1F2的面积为×4×|y0|=1,
解得y0=±.
又+=1,
所以=,x0=±,
解:
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10.已知椭圆M与椭圆N:+=1有相同的焦点,且椭圆M过点.
(2)设椭圆M的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆M上,且△PF1F2的面积为1,求点P的坐标.
答案
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所以点P有4个,它们的坐标分别为,,,.
解:
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11.设P为椭圆C:+=1上一点,F1,F2分别是椭圆C的左、右焦点,且△PF1F2的重心为点G,若|PF1|∶|PF2|=3∶4,那么△GPF1的面积为
A.24 B.12 C.8 D.6
答案
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综合运用
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解析:
∵P为椭圆C:+=1上一点,|PF1|∶|PF2|=3∶4,|PF1|+|PF2|=2a=14,
∴|PF1|=6,|PF2|=8,
又∵|F1F2|=2c=2=10,∴|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,
∴△PF1F2是直角三角形,=|PF1|·|PF2|=24,
∵△PF1F2的重心为点G,∴=3,
∴△GPF1的面积为8.
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12.(多选)已知椭圆C:+=1(0<b<3)的左、右焦点分别为F1,F2,O为坐标原点,A是椭圆上一点,若|OF1|=|OA|,△OAF1的面积为2,则|AF1|的值可以为
A.1 B.2 C.3 D.4
√
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解析:
因为|OA|=|OF1|=|OF2|=|F1F2|,所以∠F1AF2=.
设|AF1|=m,|AF2|=n,则=2=mn=4.
由椭圆的定义,得m+n=2a=6,
所以解得
或所以|AF1|=2或|AF1|=4.
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13.在平面直角坐标系Oxy中,已知△ABC的顶点A(-3,0)和C(3,0),顶点B在椭圆+=1上,则= .
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解析:
由椭圆的方程得a=5,b=4,c=3.
则△ABC的顶点A(-3,0)和C(3,0)分别为椭圆的左、右焦点,顶点B在
椭圆+=1上,
∴|BC|+|AB|=2a=10,
∴由正弦定理可知==.
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14.已知圆M:(x+3)2+y2=64的圆心为M,定点N(3,0),动点A在圆M上,线段AN的垂直平分线交线段MA于点P.
(1)求动点P的轨迹C的方程;
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由已知得|PN|=|PA|,M(-3,0),故|PM|+|PN|=|PM|+|PA|=|AM|=8>|MN|,
所以点P的轨迹是以M,N为焦点的椭圆,
设点P的轨迹方程为+=1(a>b>0),则2a=8,a=4,c=3,b2=7,
所以点P的轨迹C的方程为+=1.
解:
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14.已知圆M:(x+3)2+y2=64的圆心为M,定点N(3,0),动点A在圆M上,线段AN的垂直平分线交线段MA于点P.
(2)若点Q是曲线C上一点,且∠QMN=60°,求△QMN的面积.
答案
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不妨设|MQ|=m,由椭圆的定义可得|QN|=2a-m=8-m,又|MN|=2c=6,
则在△MNQ中,由余弦定理可得cos∠QMN==,
解得m=.
故△QMN的面积S=×m×2c×sin∠QMN=××6×=.
解:
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15.已知椭圆Γ:+=1(0<n<9),点M与Γ的焦点不重合,若M关于Γ的两个焦点的对称点分别为A,B,线段MN的中点Q在Γ上,则点N到A,B两点的距离之和为
A.6 B.8 C.12 D.16
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拓广探究
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解析:
设椭圆Γ的左、右焦点分别为F1,F2,如图所示.
因为线段MN的中点为Q,点F2为MB的中点,
所以|QF2|=|BN|,同理可得|QF1|=|AN|.
因为点Q在椭圆Γ上,所以|QF1|+|QF2|=2a=6,
所以|AN|+|BN|=2(|QF1|+|QF2|)=12,
即点N到A,B两点的距离之和为12.
16.已知椭圆C:+=1的左、右焦点分别为F1,F2,M为C上任意一点,N为圆E:(x-5)2+(y-4)2=1上任意一点,则|MN|-|MF1|的最小值为
A.2-1 B.4-5
C.4+5 D.2+1
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解析:
如图,M为椭圆C上任意一点,则|MF1|+|MF2|=4,
又因为N为圆E:(x-5)2+(y-4)2=1上任意一点,
|MN|-|MF1|=|MN|-(4-|MF2|)=|MN|+|MF2|-4≥|EF2|-5,
当且仅当M,N,E,F2四点共线且M,N在E,F2之间时等号成立.
由题意知,F2(1,0),E(5,4),则|EF2|==4,
所以|MN|-|MF1|的最小值为4-5.
THANKS
本课结束
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