2.1.1 椭圆及其标准方程(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中数学选择性必修第一册(北师大版)
2026-08-19
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学北师大版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 1.1 椭圆及其标准方程 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 544 KB |
| 发布时间 | 2026-08-19 |
| 更新时间 | 2026-08-19 |
| 作者 | 高智传媒科技中心 |
| 品牌系列 | 学霸笔记·高中同步精讲 |
| 审核时间 | 2026-08-19 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59201139.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦椭圆的定义及标准方程核心知识点,从生活中椭圆现象引入,通过问题驱动抽象出椭圆定义(强调距离之和为常数且大于焦距),对比焦点在x轴、y轴的标准方程,明确a,b,c关系,构建从具体到抽象的学习支架。
该资料以数学抽象和直观想象为特色,通过“想一想”辨析定义条件(如距离之和等于或小于焦距的情况),题型设计一题多解(如求标准方程的定义法与待定系数法),培养逻辑推理能力。课中助力教师引导探究,课后通过分层练习帮助学生巩固,查漏补缺。
内容正文:
1.1 椭圆及其标准方程
课标
要求
1.了解椭圆的实际背景(数学抽象).
2.经历从具体情境中抽象出椭圆模型的过程,掌握椭圆的定义及标准方程(直观想象).
在日常生活与学习中,可以见到很多有关椭圆的现象,如图1、图2.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.
【问题】 椭圆又有着怎样的几何特征呢?它是否与圆一样有自己的定义、方程?
知识点一 椭圆的定义
平面内到两个定点F1,F2的 距离之和等于常数(大于|F1F2|) 的点的集合(或轨迹)叫作椭圆.这两个定点F1,F2叫作椭圆的 焦点 ,两个焦点间的距离 |F1F2| 叫作椭圆的焦距.
【想一想】
定义中,将“大于|F1F2|”改为“等于|F1F2|”或“小于|F1F2|”,其他条件不变,点的轨迹还是椭圆吗?
提示:不是.当距离之和等于|F1F2|时,点的轨迹是线段F1F2;当距离之和小于|F1F2|时,点的轨迹不存在.
知识点二 椭圆的标准方程
焦点在x轴上
焦点在y轴上
标准方程
+=1(a>b>0)
+=1(a>b>0)
图形
焦点在x轴上
焦点在y轴上
焦点坐标
(-c,0),(c,0)
(0,-c),(0,c)
a,b,c
的关系
c2= a2-b2
提醒:椭圆标准方程的特征:(1)几何特征:椭圆的中心在坐标原点,焦点在x轴或y轴上;(2)代数特征:方程右边为1,左边是关于与的平方和,并且分母为不相等的正值.x2项和y2项谁的分母大,焦点就在谁的轴上;(3)在椭圆的标准方程中不一定有a>b>c成立,只需a>b,a>c即可,b,c的大小关系不确定.
1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)椭圆的两种标准方程中,虽然焦点位置不同,但都有a2=b2+c2.( √ )
(2)平面内到两个定点F1,F2的距离之和等于常数的点的集合是椭圆.( × )
(3)方程+=1(a>0,b>0)表示的曲线是椭圆.( × )
(4)设F1(-4,0),F2(4,0)为定点,动点M满足|MF1|+|MF2|=8,则动点M的轨迹是椭圆.( × )
2.若椭圆+=1的一个焦点坐标为(1,0),则实数m的值为( C )
A.1 B.2 C.4 D.6
3.若椭圆的焦距为6,a-b=1,则椭圆的标准方程为 +=1或+=1 .
4.已知椭圆+=1过点(2,),则其焦距为 4 .
解析:将点(2,)代入椭圆方程得+=1,解得b2=12,则c2=12-8=4,c=2,所以焦距为2c=4.
题型一 椭圆的定义
若△ABC的两个顶点坐标为A(-4,0),B(4,0),△ABC的周长为18,则顶点C的轨迹方程为 +=1(y≠0) .
解析:△ABC的两个顶点坐标为A(-4,0),B(4,0),周长为18,∵|AB|=8,∴|BC|+|AC|=10.∵|BC|+|AC|>8,∴点C到两个定点A,B的距离之和为定值,∴点C的轨迹是以A,B为焦点,去除直线AB上的点的椭圆.∵2a=10,2c=8,∴b=3.∴顶点C的轨迹方程是+=1(y≠0).
通性通法
椭圆的定义在解题中的双向作用
椭圆的定义具有双向作用,即若|MF1|+|MF2|=2a(2a>|F1F2|),则点M的轨迹是椭圆;反之,椭圆上任意一点M到两焦点的距离之和必为2a.
1.〔多选〕已知在平面直角坐标系中,点A(-3,0),B(3,0),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
解析:AC 对于A,当a=2时,2a=4<|AB|=6,故点P的轨迹不存在,故A正确;对于B、C,当a=4时,2a=8>|AB|,故点P的轨迹是椭圆,且焦距为|AB|=6,故B错误,C正确;对于D,当a=3时,2a=6=|AB|,故点P的轨迹为线段AB,故D错误.
2.已知F1,F2为椭圆+=1的两个焦点,过F1的直线交椭圆于A,B两点.若|F2A|+|F2B|=12,则|AB|= 8 .
解析:由直线AB过椭圆的一个焦点F1,知|AB|=|F1A|+|F1B|,所以在△F2AB中,|F2A|+|F2B|+|AB|=4a=20,又|F2A|+|F2B|=12,所以|AB|=8.
题型二 求椭圆的标准方程
〔一题多解〕求满足下列条件的椭圆的标准方程:
(1)两个焦点的坐标分别为F1(-4,0),F2(4,0),并且椭圆上一点P与两焦点的距离之和等于10;
(2)焦点分别为(0,-2),(0,2),经过点(4,3);
(3)经过两点(2,-),(-1,).
解:(1)因为椭圆的焦点在x轴上,且c=4,2a=10,所以a=5,b===3,所以椭圆的标准方程为+=1.
(2)因为椭圆的焦点在y轴上,所以可设它的标准方程为+=1(a>b>0).
法一 由椭圆的定义知2a=+=6++6-=12,解得a=6.
又c=2,所以b==4.
所以椭圆的标准方程为+=1.
法二 因为所求椭圆过点(4,3),所以+=1.
又c2=a2-b2=4,可解得a2=36,b2=32,
所以椭圆的标准方程为+=1.
(3)法一 若焦点在x轴上,设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).由已知条件得解得
所以所求椭圆的标准方程为+=1.
若焦点在y轴上,设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).
由已知条件得解得
则a2<b2,与a>b>0矛盾,舍去.
综上可知,所求椭圆的标准方程为+=1.
法二 设椭圆的一般方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B).分别将两点的坐标(2,-),(-1,)代入椭圆的一般方程,得解得
所以所求椭圆的标准方程为+=1.
通性通法
利用待定系数法求椭圆标准方程的步骤
主要步骤可归纳为“先定位,再定量”.
提醒:若椭圆的焦点位置不确定,需要分焦点在x轴上和在y轴上两种情况讨论,也可设椭圆的方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B).
1.已知点A(-3,0),B(0,2)在椭圆+=1上,则椭圆的标准方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+y2=1 D.+=1
解析:B 由题意得解得所以椭圆的标准方程为+=1.
2. 求满足过点(,-),且与椭圆+=1有相同焦点的椭圆的标准方程.
解:因为所求椭圆与椭圆+=1的焦点相同,所以其焦点在y轴上,且c2=25-9=16.设它的标准方程为+=1(a>b>0).
因为c2=16,且c2=a2-b2,故a2-b2=16. ①
又点(,-)在椭圆上,所以+=1,
即+=1. ②
由①②得b2=4,a2=20,所以所求椭圆的标准方程为+=1.
题型三 椭圆方程的简单应用
若方程+=1表示椭圆,则实数k的取值范围为( )
A.(5,6) B.(5,7)
C.(6,7) D.(5,6)∪(6,7)
解析:D 由题意知解得5<k<7且k≠6,所以实数k的取值范围是(5,6)∪(6,7).
【母题探究】
(变条件)若本例条件变为“若方程+=1表示焦点在x轴上的椭圆”,则实数k的取值范围为 (5,6) .
解析:由题意知解得5<k<6.
通性通法
1.判断焦点所在坐标轴其依据是看x2项,y2项的分母哪个大,焦点在分母大的坐标轴上.
2.对于方程+=1(m>0,n>0),当m>n>0时,方程表示焦点在x轴上的椭圆;当n>m>0时,方程表示焦点在y轴上的椭圆.特别地,当n=m>0时,方程表示圆心在原点的圆.
已知椭圆方程为kx2+3y2-6k=0(k≠0),焦距为4,则k= 1或5 .
解析:将方程kx2+3y2-6k=0化为+=1.∵焦距为4,∴2c=4,即c=2.当焦点在x轴上时,6-2k=4,解得k=1;当焦点在y轴上时,2k-6=4,解得k=5.综上,k=1或5.
题型四 椭圆的焦点三角形
〔一题多解〕已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,2a=4,且点在椭圆C上.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若点P在椭圆上,∠F2PF1=60°,求△PF1F2的面积.
解:(1)∵椭圆C的焦点在x轴上,且2a=4,
∴可设椭圆C的方程为+=1(0<b<2).
∵点(1,)在椭圆C上,∴+=1,解得b2=1.
∴椭圆C的方程为+y2=1.
(2)法一 由(1)知,c==,|PF1|+|PF2|=4.
在△F2PF1中,由余弦定理,得|F1F2|2=|PF1|2+-2|PF1||PF2|·cos∠F1PF2,即4c2=42-3|PF1||PF2|.
∴|PF1||PF2|=,
∴=|PF1||PF2|sin 60°=××=.
法二 由(1)知b2=1,又∵∠F2PF1=60°,
∴=b2tan=tan 30°=.
通性通法
设F1,F2为椭圆的两个焦点,P为椭圆上的一点,当P,F1,F2三点不在同一条直线上时,P,F1,F2构成了一个三角形,这个三角形叫作焦点三角形.我们可以由三角形的边角关系、正弦定理、余弦定理和椭圆的定义等来解决焦点三角形等有关问题,如△PF1F2的面积问题,|PF1|·|PF2|的最值问题等.
设F1,F2为椭圆+=1的两个焦点,P为椭圆上任意一点,已知P,F1,F2是一个直角三角形的三个顶点,且|PF1|>|PF2|,则的值为 或2 .
解析:因为椭圆方程为+=1,所以a2=9,b2=4,c2=5.所以|F1F2|=2,|PF1|+|PF2|=6.由题意知,|PF1|>|PF2|,所以∠PF1F2不可能为直角.若∠PF2F1为直角,则|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2,即|PF1|2=(6-|PF1|)2+20,解得|PF1|=.所以|PF2|=,所以=.若∠F1PF2为直角,则|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2,即20=|PF1|2+(6-|PF1|)2,解得|PF1|=4或|PF1|=2(舍去).所以|PF2|=2,所以=2.综上可知,的值为或2.
1.椭圆+=1的焦点坐标是( )
A.(±5,0) B.(0,±5)
C.(0,±12) D.(±12,0)
解析:C ∵c2=a2-b2=169-25=122,∴c=12.又椭圆的焦点在y轴上,故焦点坐标为(0,±12).
2.过点A(3,-2)且与椭圆+=1有相同焦点的椭圆的方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:A 由题意,得椭圆的焦点坐标分别为(-,0),(,0),即c=.设所求椭圆的方程为+=1(a2>5且a>0).将点A(3,-2)的坐标代入+=1,得+=1,解得a2=3(舍去)或a2=15,所以所求椭圆的方程为+=1.故选A.
3.如果x2+ky2=2表示焦点在y轴上的椭圆,则实数k的取值范围是 (0,1) .
解析:椭圆的方程x2+ky2=2可化为+=1,∵x2+ky2=2表示焦点在y轴上的椭圆,∴>2,解得0<k<1.∴实数k的取值范围是(0,1).
4.已知椭圆+=1的左、右焦点分别为F1,F2,过点F1的直线l交椭圆于A,B两点,则△ABF2的周长是 16 .
解析:由椭圆定义知,|AF1|+|AF2|=|BF1|+|BF2|=2a=8,故△ABF2的周长为|AB|+|AF2|+|BF2|=|AF1|+|BF1|+|AF2|+|BF2|=16.
5.设F1,F2分别为椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右两个焦点,若椭圆C上的点A到F1,F2两点的距离之和为4,则椭圆C的方程为 +=1 .
解析:由|AF1|+|AF2|=2a=4得a=2,∴原方程化为+=1,将A代入方程得b2=3,∴椭圆方程为+=1.
1.椭圆+=1上任意一点到两焦点的距离之和为( )
A.2 B.8 C.2 D.4
解析:B 因为a2=16,所以椭圆+=1上任意一点到两焦点的距离之和为2a=8.故选B.
2.与椭圆9x2+4y2=36有相同焦点,且满足2b=4的椭圆方程是( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:B 由9x2+4y2=36可得+=1,所以所求椭圆的焦点在y轴上,且c2=9-4=5,又2b=4,所以b=2,a2=25,所以所求椭圆方程为+=1.
3.已知在平面内,F1,F2是两个定点,M是一个动点,则“|MF1|+|MF2|为定值”是“点M的轨迹是以F1,F2为焦点的椭圆”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
解析:B 若|MF1|+|MF2|>|F1F2|,则点M的轨迹是以F1,F2为焦点的椭圆,若|MF1|+|MF2|=|F1F2|,则点M的轨迹是线段F1F2,所以“|MF1|+|MF2|为定值”是“点M的轨迹是以F1,F2为焦点的椭圆”的必要不充分条件,故选B.
4.已知椭圆C:+=1的左、右焦点分别是F1,F2,过F2的直线与椭圆C交于A,B两点,且|AF1|+|BF1|=8,则|AB|=( )
A.4 B.6
C.8 D.10
解析:A 由题意,得a=3,所以|AF1|+|AF2|=|BF1|+|BF2|=2a=6,所以|AF1|+|BF1|+|AB|=4a=12,又|AF1|+|BF1|=8,所以|AB|=4.
5.〔多选〕下列叙述正确的是( )
A.椭圆x2+=1的焦点坐标为(0,1),(0,-1)
B.椭圆+=1与+=1的焦点相同
C.椭圆+=1上点P到两焦点的距离之和为6
D.方程2 025x2+2 026y2=1表示焦点在y轴上的椭圆
解析:ABC 因为椭圆方程x2+=1中,a2=2,b2=1,所以c2=a2-b2=1,椭圆的焦点在y轴上,得焦点坐标为(0,1),(0,-1),选项A正确.椭圆+=1与+=1的焦点相同,都是(1,0),(-1,0),选项B正确.由椭圆方程+=1,得a2=9,b2=3,所以椭圆上的点P到两焦点的距离之和为2a=6,选项C正确.方程2 025x2+2 026y2=1,即+=1,表示焦点在x轴上的椭圆,选项D错误.
6.〔多选〕(2026·周口月考)已知F1,F2是椭圆C的两个焦点,点M在椭圆C上,且△F1MF2是等边三角形,则椭圆C的方程可能为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:ACD 因为△F1MF2是等边三角形,所以|MF1|=|MF2|,所以点M在坐标轴上,∠MF1F2=60°,所以=sin 60°,则=,椭圆C的焦点可以在x轴或y轴上,则+=1,+=1,+=1满足条件.故选A、C、D.
7.已知椭圆的标准方程为+=1(m>0),并且焦距为6,则实数m的值为 4或 .
解析:∵2c=6,∴c=3.当椭圆的焦点在x轴上时,由椭圆的标准方程知a2=25,b2=m2.由a2=b2+c2,得25=m2+9,∴m2=16,又m>0,故m=4.当椭圆的焦点在y轴上时,由椭圆的标准方程知a2=m2,b2=25.由a2=b2+c2,得m2=25+9=34,又m>0,故m=.综上可知,实数m的值为4或.
8.已知椭圆+=1上的点M到该椭圆一个焦点F的距离为2,N是MF的中点,O为坐标原点,那么线段ON的长是 4 .
解析:设椭圆的另一个焦点为E,则|MF|+|ME|=10,又∵|MF|=2,∴|ME|=8,又ON为△MEF的中位线,∴|ON|=|ME|=4.
9.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 9 .
解析:由椭圆C:+=1,得|MF1|+|MF2|=2×3=6,则|MF1|·|MF2|≤()2=32=9,当且仅当|MF1|=|MF2|=3时,等号成立.
10.〔一题多解〕求满足下列条件的椭圆的标准方程.
(1)过点Q(2,1),且与椭圆+=1有公共的焦点;
(2)焦点在坐标轴上,且经过两点P,Q.
解:(1)法一 设所求椭圆的标准方程为+=1(a>b>0),
由+=1,得c2=5,即a2-b2=5. ①
又点Q(2,1)在所求椭圆上,所以+=1. ②
由①②得a2=+5,b2=,
所以所求椭圆的标准方程是+=1.
法二 设所求椭圆的方程为+=1(λ>-4).
因为点Q(2,1)在所求椭圆上,
所以+=1,解得λ=-4+,
所以所求椭圆的标准方程为+=1.
(2)法一 当椭圆的焦点在x轴上时,可设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).
依题意有得
由a>b>0知,不符合题意,故舍去.
当椭圆的焦点在y轴上时,可设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).
依题意有得
所以所求椭圆的标准方程为+=1.
法二 设椭圆的方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n).
依题意有解得
所以所求椭圆的方程为5x2+4y2=1,其标准方程为+=1.
11.设P是椭圆+=1上一点,M,N分别是圆A:(x+4)2+y2=1和圆B:(x-4)2+y2=1上的点,则|PM|+|PN|的最小值、最大值分别为( )
A.9,12 B.8,11
C.8,12 D.10,12
解析:C 如图,由椭圆及圆的方程可知两圆圆心分别为椭圆的两个焦点.由椭圆的定义知|PA|+|PB|=2a=10,连接PA,PB,分别与圆相交于M,N两点,此时|PM|+|PN|最小,最小值为|PA|+|PB|-2r=8.延长PA,PB,分别与圆相交于M',N'两点,此时|PM|+|PN|最大,最大值为|PA|+|PB|+2r=12.即最小值和最大值分别为8,12.
12.〔多选〕已知F1,F2分别是椭圆C:+=1的左、右焦点,P为椭圆C上异于椭圆C与x轴两个交点的动点,则下列结论正确的是( )
A.△PF1F2的周长为10
B.△PF1F2面积的最大值为2
C.当∠F1PF2=60°时,△PF1F2的面积为
D.存在点P使得·=0
解析:AB 由椭圆C:+=1的方程可得a=3,b=,c=2,△PF1F2的周长为2a+2c=10,故A正确;当点P位于y轴与椭圆C的交点时,△PF1F2的面积最大,最大值为×2c×b=2,故B正确;当∠F1PF2=60°时,由余弦定理可得|PF1|2+|PF2|2-|PF1|·|PF2|=16,所以(|PF1|+|PF2|)2-3|PF1|·|PF2|=16,所以(2a)2-3|PF1|·|PF2|=16,可得|PF1|·|PF2|=,所以△PF1F2的面积为|PF1|·|PF2|sin 60°=,故C错误;设P(x0,y0),则+=1,由·=0可得+=4,从而可得=-,=,不成立,故D错误,故选A、B.
13.已知椭圆C:+=1(m>4)的右焦点为F,点A(-2,2)为椭圆C内一点.若椭圆C上存在一点P,使得|PA|+|PF|=8,则实数m的取值范围是 (6+2,25] .
解析:由题知椭圆C的右焦点为F(2,0),设左焦点为F'(-2,0),由椭圆的定义可得2=|PF|+|PF'|,即|PF'|=2-|PF|,可得|PA|-|PF'|=8-2.由||PA|-|PF'||≤|AF'|=2,可得-2≤8-2≤2,解得3≤≤5,所以9≤m≤25.又因为点A在椭圆C内,所以+<1,所以8m-16<m(m-4),解得m<6-2或m>6+2.综上,实数m的取值范围是(6+2,25].
14.已知椭圆E:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆E上,∠F1PF2=2θ.
(1)求△F1PF2的面积S;
(2)研究∠F1PF2的变化规律.
解:(1)如图所示,由椭圆的定义,可得|PF1|+|PF2|=2a.
由余弦定理,可得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2·|PF1|·|PF2|·cos 2θ=(|PF1|+|PF2|)2-2·|PF1|·|PF2|-2·|PF1|·|PF2|·cos 2θ=4a2-2|PF1|·|PF2|·(1+cos 2θ)=4c2,
∴|PF1|·|PF2|=.
∴S=|PF1|·|PF2|·sin 2θ=··sin 2θ=·b2=b2·tan θ.
(2)∵2θ为△PF1F2的内角,∴2θ∈(0,π),即θ∈(0,).
令点P由点A向点B运动,则△PF1F2的边F1F2不变,但F1F2上的高在逐渐增大,故S逐渐变大,从而tan θ逐渐变大,由θ∈(0,)可知,θ也逐渐变大.由此可见,点P的纵坐标的绝对值越大,2θ也越大,当点P与点B重合时,∠F1PF2达到最大值.
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