摘要:
本讲义聚焦椭圆及其标准方程核心知识点,系统梳理从椭圆定义(含距离和定值及临界条件)到两类标准方程(焦点在x轴、y轴),再到参数关系(a,b,c等量关系)、方程识别规律及求法(定义法、待定系数法)的递进学习支架。
资料通过分层设计重点与难点目标,归纳高频易错点,结合典例与变式题型(如定义辨析、参数范围、焦点三角形),培养学生用数学眼光辨析轨迹条件,用数学思维分析参数关系,用数学语言表达轨迹方程。课中辅助教师系统授课,课后帮助学生查漏补缺,强化综合应用能力。
内容正文:
专题08 椭圆及其标准方程
重点目标:
1. 1掌握椭圆的定义.理解定义中“距离和为定值”“定值大于两定点间距”的核心限定条件.
2. 掌握椭圆的焦点、焦距的概念.熟记椭圆的两类标准方程形式.区分长轴在x轴、y轴的方程特征.
3. 理解椭圆标准方程的推导过程.掌握化简根式方程、建系设点、列式化简的解析几何基本步骤.
4. 熟练根据已知条件识别椭圆类型.利用待定系数法、定义法求解椭圆标准方程.
5. 掌握椭圆中三者的核心等量关系.能熟练进行参数互化与基础计算.
难点目标:
1. 精准辨析椭圆定义的临界情况.能区分轨迹为椭圆、线段、无轨迹的三种不同条件.
2. 不依赖图象,仅通过方程结构精准判断椭圆焦点所在坐标轴.规避长短轴判断失误.
3. 掌握含参数椭圆方程的参数约束条件.根据椭圆存在条件求解参数取值范围.
4. 灵活运用椭圆定义进行距离转化、周长求解、最值分析.突破定义类综合填空大题.
5. 结合待定系数法、定义法、轨迹法求解复杂椭圆方程.对接解析几何基础综合考点.
1、 重点知识
(一)椭圆定义
· 平面内与两个定点的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹叫做椭圆.
1. 定点叫做椭圆的焦点.
2. 两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.记.
3. 设轨迹上任意一点为.则恒有.
4. 定义核心条件:即.是轨迹为椭圆的必要前提.
(二)定义临界轨迹判定
1. 当:动点轨迹为椭圆.
2. 当:动点轨迹为线段.
3. 当:无轨迹.不存在满足条件的点.
(三)椭圆两类标准方程
· 通用前提:. 核心恒等式:.
1. 焦点在轴上:焦点:. 标准方程:. 图形:
2. 焦点在轴上:焦点:. 标准方程:. 图形:
(四)方程核心识别规律
1. 椭圆标准方程左边为两个平方项相加.右边为1.
2. 分母更大的分式对应焦点所在坐标轴. 大分母为.小分母为.
3. 对应长半轴长.对应短半轴长.对应半焦距.
(五)椭圆方程常用求法
1. 定义法:根据距离和为定值直接确定.求出直接写方程.
2. 待定系数法:已知焦点位置.设对应标准方程.代入已知点坐标求解参数.
3. 通用设法:焦点位置不确定时.设统一方程.
2、 难点知识
(一)高频易错难点(选择填空陷阱)
1. 切线漏解陷阱:过圆外一点存在两条切线.极易遗漏斜率不存在的竖直切线.
2. 判别式误区:代数法联立方程时.未整理成标准一元二次方程.导致计算错误.
3. 两圆位置关系漏情况:容易忽略内切、内含两种内含型位置关系.只记忆外离、外切、相交.
4. 公共弦适用前提:只有两圆相交时存在公共弦.相切、相离、内含无公共弦.
5. 同心圆判定:且半径不等为内含.半径相等为重合圆.极易判定失误.
(一)核心易错难点(选择填空高频陷阱)
1. 定义条件遗漏:解题时常忽略前提.直接判定轨迹为椭圆.造成概念性错误.
2. 焦点判断误区:误以为分母含就焦点在x轴.必须遵循“大数定轴”原则.
3. 参数公式混淆:记错.与双曲线公式混淆.
4. 椭圆方程条件误区:标准方程必须满足.两分母必须均为正数且不相等.
(二)含参椭圆方程难点(期中压轴)
1. 参数范围判定:已知方程为椭圆.列出参数约束不等式.求解参数取值范围.
2. 焦点位置分类讨论:参数不确定时分母大小不确定.需分类讨论焦点在x轴、y轴两种情况.
3. 含参椭圆定点问题:结合椭圆方程恒成立条件.求解动椭圆恒过定点坐标.
(三)椭圆定义拔高应用
1. 焦点三角形问题:椭圆上任意一点与两焦点构成焦点三角形.周长为.可快速求解周长类题型.
2. 距离最值转化:利用进行线段最值转化.求解椭圆上动点到定点、定直线距离最值.
3. 轨迹方程进阶:结合相关点法、定义法求解隐形椭圆轨迹方程.标注完整定义域.
(四)深度拓展拔高知识
1. 椭圆方程择优思维:已知焦点优先标准方程.未知焦点优先通用整式方程.大幅简化运算.
2. 焦点三角形深度拓展:结合余弦定理、不等式求解焦点三角形面积、最值、角度范围.
3. 点与椭圆位置关系:点代入椭圆左边.大于1在椭圆外.等于1在椭圆上.小于1在椭圆内.
4. 椭圆对称性质拓展:椭圆关于x轴、y轴、原点中心对称.可快速求解对称椭圆方程、对称点坐标.
5. 定值定点模型:动椭圆、动直线与椭圆结合的定点定值问题.是解析几何高频基础模型.
(五)全节高频失分点汇总
1. 忽略椭圆定义核心条件.误判轨迹.
2. 记错三者关系.混淆椭圆与双曲线参数公式.
3. 凭坐标轴惯性判断焦点位置.不通过分母大小对比分析.
4. 含参椭圆不分类讨论焦点位置.答案遗漏情况.
5. 求轨迹方程不验证定义条件.出现多余无效轨迹.
6. 通用椭圆方程设错.混淆参数取值条件.
题型01 椭圆的定义及应用
角度1:椭圆定义的辨析
【典例1】设定点,,动点满足条件,则点的轨迹是( )
A.椭圆 B.线段 C.射线 D.椭圆或线段
【答案】D
【分析】由基本不等式可得,再由椭圆的定义,代入计算,即可得到结果.
【详解】因为,所以,
当且仅当时等号成立,
当时,,而,此时点的轨迹是线段;
当时,,
此时点的轨迹是以、为焦点的椭圆.
综上所述,点的轨迹是以、为焦点的椭圆或线段.
故选:D
【典例2】已知是椭圆:上的一点,则点到两焦点的距离之和是( )
A.6 B.9 C.10 D.18
【答案】A
【分析】由椭圆的定义可知,椭圆上任何一点到其两焦点的距离之和为定值,且定值为长轴的长度,由此即可得解.
【详解】由题意可知椭圆:中的长半轴长,设其两焦点分别为,
又因为点是椭圆:上的一点,
所以点到两焦点的距离之和是.
故选:A.
【变式1】判断正误,正确的写正确,错误的写错误.
(1)已知点,,动点满足,则点的轨迹是椭圆.( )
(2)已知点,,动点满足,则点的轨迹是椭圆.( )
(3)已知点,,动点满足,则点的轨迹是椭圆.( )
(4)椭圆的两种标准形式中,虽然焦点位置不同,但都满足.( )
【答案】 正确 错误 错误 正确
【分析】根据椭圆的定义判断即可.
【详解】(1)正确.因为|,所以点的轨迹是椭圆.
(2)错误.因为,所以点的轨迹是线段.
(3)错误.因为,所以点的轨迹不存在.
(4)正确.由椭圆的标准方程中对,,的规定可知,焦点位置的改变不影响这一关系.
【变式2】如果椭圆上一点到此椭圆一个焦点的距离为2,是的中点,是坐标原点,则的长为( )
A.6 B.10 C.8 D.12
【答案】C
【分析】由椭圆定义可得,再利用中位线的性质即可求解.
【详解】如图,连接,,,
由椭圆方程可得:,则,
由椭圆定义可得,所以,
因为是的中点,是的中点,则由中位线可得:.
故答案为:C.
角度2:判断方程是否为椭圆
【典例】如果点在运动过程中,总满足关系式 ,那么点的轨迹是( )
A.不存在 B.椭圆 C.线段 D.双曲线
【答案】B
【分析】根据椭圆的定义求解即可.
【详解】表示平面内到点,的距离之和为的动点的轨迹,由于,所以点的轨迹是椭圆.
故选:B.
【变式】如果点在运动过程中,总满足关系式,那么点的轨迹为( )
A.线段 B.直线 C.椭圆 D.双曲线
【答案】A
【分析】根据关系式的几何意义即可得解.
【详解】因为关系式表示动点到两定点和的距离之和,
且,
所以点的轨迹为线段.
故选:A
题型02 求椭圆的标准方程
角度1:根据已知几何条件求椭圆方程
【典例】求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1),;
(2)焦点坐标为,,椭圆上任一点到两个焦点的距离之和为10;
【答案】(1)或
(2)
【分析】(1)直接联立方程组,求出、的值,再利用椭圆的基本性质求出的值,然后分别讨论焦点所在的坐标轴,直接写出标准方程即可;
(2)由椭圆的定义,直接写出、的值,并可判断焦点所在坐标轴,再利用椭圆的基本性质求出的值,即可直接写出椭圆的标准方程;
【详解】(1)由题意,联立,解得: ,
则由椭圆的性质得:,
所以当椭圆的焦点落在轴上时,椭圆的标准方程为:;
当椭圆的焦点落在轴上时,椭圆的标准方程为:,
故椭圆的标准方程为:或.
(2)由题意可得,椭圆上任一点到两个焦点的距离之和为,即,
又椭圆的两个焦点坐标为,,则,且焦点落在轴上,
所以由椭圆的性质得:,
故椭圆的标准方程为:.
【变式】求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)焦点在x轴上,,且经过点;
(2),且经过点.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)由题意,设出椭圆的标准方程,再把点代入求解即可;
(2)由题意结合椭圆的性质,可列出、的关系式,再设出椭圆的标准方程,然后把点代入求解即可.
【详解】(1)因为椭圆的焦点在轴上,且,
所以可设椭圆的标准方程为,
又因为椭圆经过点,
所以,解得:,
故椭圆的标准方程为:.
(2)因为,由椭圆的性质得,则,
所以可设椭圆的标准方程为或
又因为椭圆经过点,
所以或,解得:或,
所以,当时,椭圆的焦点落在轴上,此时椭圆的标准方程为:;
当时,椭圆的焦点落在轴上,此时椭圆的标准方程为:,
故椭圆的标准方程为:或.
角度2:定义法求椭圆方程
【典例】若椭圆的两个焦点分别是,,椭圆上一点到两焦点距离之和等于,则该椭圆的标准方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用椭圆的定义求出,利用即可求解.
【详解】由题意有:,
故选:A.
【变式】焦点坐标为,,并且经过点的椭圆方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】已知焦点坐标,得到. 然后将点代入椭圆方程,结合求出和的值,从而确定椭圆方程.
【详解】因为焦点坐标为,所以,根据,得.
将点代入椭圆方程,所以,即.
将代入中,得到.
设,则方程变为.
解得或(,舍去).
所以,则.
故椭圆方程为:.
故选:A.
题型03 椭圆中的参数及范围
角度1:求根据椭圆的标准方程求参数
【典例1】若椭圆上一点到椭圆的两个焦点的距离之和为,则( )
A. B. C. D.或
【答案】B
【分析】讨论焦点的位置利用椭圆定义可得答案.
【详解】若,则由得(舍去);
若,则由得.
故选:B.
【典例2】对于方程,
(1)若该方程表示焦点在轴上的椭圆,求实数的取值范围;
(2)若该方程表示焦点在轴上的椭圆,求实数的取值范围;
(3)若该方程表示椭圆,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)(2)(3)利用方程表示椭圆,列出限制条件,可得实数的取值范围.
【详解】(1)因为表示焦点在轴上的椭圆,所以,所以.
(2)因为表示焦点在轴上的椭圆,所以,所以.
(3)因为表示椭圆,所以,
解得且,所以.
【变式1】已知点是椭圆 的一个焦点,且椭圆经过点,那么( )
A.3 B.6
C.9 D.12
【答案】A
【分析】先由椭圆得到,再由椭圆过点得到,消去,整理得,进而求得.
【详解】∵点是椭圆 的一个焦点,即,且焦点落在轴上,则,,
∴由得,,
又∵椭圆经过点,
∴,
∴将代入,整理得,解得:或(舍去),
∵,∴.
故选:A.
【变式2】已知,则“”是“曲线表示椭圆”的( )
A.充分不必要条件 B.充要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】C
【详解】若方程表示椭圆,则,解得且,
所以“”是“曲线表示椭圆”的必要不充分条件.
角度2:求某个式子的取值范围
【典例1】已知椭圆的焦点分别为,,点为上任意一点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用椭圆的定义以及基本不等式即可求解.
【详解】已知椭圆的焦点分别为,,点为上任意一点,所以,
则根据椭圆的定义可知,
由基本不等式得,当且仅当时取等号,此时点在椭圆的短轴的端点处,符合题意,
因此的最大值是.
【典例2】为椭圆:上一点,,则最小值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】D
【分析】根据三角换元得,即可根据两点距离公式求解.
【详解】设,
则
,
由于,故当时,取最小值,
故选:D
【变式1】已知分别为椭圆的两个焦点,为椭圆上一点,则的最大值为( )
A.64 B.16 C.8 D.4
【答案】B
【分析】由,根据三角形的三边关系有求解.
【详解】解:,
因为椭圆上的点满足,
当点为的延长线与的交点时,取得最大值,最大值为.
所以的最大值为16.
故选:B.
【变式2】已知P是椭圆上一点,,求的最小值与最大值.
【答案】最小值为,最大值为11
【分析】设点P的坐标为,则,由 ,利用二次函数的性质求解.
【详解】因为P是椭圆上一点,
所以,且椭圆焦点在y轴上,
点P是椭圆上任意一点,设点P的坐标为,
则,
所以,
,
,
因为,
当时,,
所以
当时, .
题型04椭圆的焦点三角形问题
角度1:焦点三角形的周长问题
【典例1】过椭圆 ()的右焦点 的直线交椭圆于 两点, 是椭圆的左焦点,则 的周长为________.
【答案】20
【详解】
如图的周长为.
【典例2】设椭圆的左、右焦点分别为,,上顶点为,与的另一个交点为,若,则的周长为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用角的余弦值得到,从而求出,再利用椭圆的定义求出的周长为.
【详解】依题意,,,(为坐标原点),
因为,则,
所以,,所以,所以,
解得,所以,所以,
的周长, 由于,代入得:
,
根据椭圆定义,得,,
故所求的周长为.
【变式1】已知点为椭圆上纵坐标不为零的点,、分别为椭圆左右两焦点,则的周长为______.
【答案】
【分析】根据椭圆的定义,求三角形的周长.
【详解】由椭圆方程可知,,,所以,
的周长为.
【变式2】如图,椭圆的离心率为,左、右焦点分别为,上顶点为,过且垂直于的直线与椭圆交于两点,则的周长为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据题意,连接,,,由离心率可得,即可得到为等边三角形,然后结合椭圆的定义即可得到结果.
【详解】如图,连接,,,由题意可得.
因为椭圆的离心率为,所以,即.又,
所以,故为等边三角形.
由可得为线段的垂直平分线,
所以,,
所以的周长为
.
故选:A
角度2:焦点三角形的面积问题
【典例】设M是椭圆=1上的一点,为该椭圆的焦点,,则的面积为___.
【答案】
【详解】由椭圆,得,可得,
即,则,
设,则有,,
,
,
【变式】已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,点P在椭圆C上,且,则的面积为( )
A. B. C. D.1
【答案】B
【分析】利用椭圆的定义,结合余弦定理即可求三角形面积.
【详解】由椭圆:可知:,
由余弦定理得:,
代入得:,
所以三角形面积为:.
角度3:焦点三角形的其他问题
【典例】已知中顶点和顶点,顶点在椭圆上,则________.
【答案】
【详解】椭圆中,,得,,
因此椭圆的两个焦点恰好就是和,
则,且,
根据正弦边角关系,得.
【变式】(多选)已知椭圆的左、右焦点分别为,,点P在C上且位于第一象限,,则( )
A.的周长为16 B.
C. D.直线的斜率为
【答案】AC
【详解】由题可知,∴,,
∴,的周长为,A选项正确;
∵,∴,∴,B选项错误;
,∴,C选项正确;
,
∴,
∴斜率,D选项错误.
题型05与椭圆有关的轨迹问题
【典例】(1)在中,,边上的两条中线之和为,求的重心的轨迹方程.
(2)点与定点的距离和它到直线的距离的比是常数,求点的轨迹.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)以线段的中点为原点,直线为轴建立平面直角坐标系,根据给定条件,结合三角形重心定理即可求解;
(2)设点,根据题意列出方程即可求解.
【详解】(1)以线段的中点为原点,直线为轴建立平面直角坐标系,,如图所示,
设的重心,依题意,,
因此点的轨迹是以点为左右焦点,长轴长为的椭圆(除点外),
该椭圆长半轴长,半焦距,则短半轴长,
所以的重心的轨迹方程为.
(2)设点到直线的距离为,依题意,,
于是,化简得,即,
所以点的轨迹是长轴长为,短轴长为,焦点在轴上的椭圆,其方程为.
【变式】已知周长为,,则顶点的轨迹方程为__________.
【答案】
【详解】由,,得.
周长为,故.
,所以点轨迹为焦点在轴上的椭圆,除去与共线两点.
设椭圆方程.
椭圆焦点在轴,,,
,所以得椭圆方程:.
不在直线上,故.
顶点的轨迹方程为.
题型06 椭圆中线段和差的最值
角度1:线段和的最值问题
【典例】已知分别为椭圆的左、右焦点,椭圆内一点的坐标为,为椭圆上的一个动点,则的最大值是______.
【答案】30
【分析】根据定义,再利用求解即可.
【详解】由椭圆的定义得,,
则,又点在椭圆内部,,
所以,
即,当点在的延长线上时,等号成立,
所以的最大值为30.
故答案为:30.
【变式】已知是椭圆的左焦点,为椭圆上任意一点,点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】借助椭圆定义可得,再借助两点间距离公式计算即可得.
【详解】如图,取椭圆右焦点,则,
则由椭圆定义可知,
则,
当且仅当、、三点共线,且在之间时取等,
故的最大值为.
角度2:线段差的最值问题
【典例】已知动点在椭圆上,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用椭圆的定义,将问题化为的最小值,数形结合即可得解.
【详解】
由题意,为一个焦点,另一焦点为,且;
因为,所以在椭圆外部,所以,即求的最小值;
由于,当三点共线时取等号;
所以的最大值为;
故选:D.
【变式】已知椭圆的左、右焦点分别为,,为上任意一点,为圆上任意一点,则的最小值为______.
【答案】
【分析】根据圆上的点到定点的距离范围可知,即,
结合椭圆的定义可转化为,即可得解.
【详解】
由椭圆可知椭圆的实轴长,,,
圆的圆心,半径,
由已知圆上任意一点到得距离,
所以,
又根据椭圆定义,
则 ,
当且仅当,都在线段上时,等号成立,
故答案为:.
题型07椭圆及标准方程的综合
【典例】已知椭圆的两焦点为,,点为椭圆上一点,且
(1)求此椭圆的方程
(2)若点满足,求的面积.
【答案】(1);
(2).
【分析】设椭圆的方程为,由焦点坐标求出,根据,求出,从而可求,即可得出椭圆方程;
在焦点三角形中,运用余弦定理结合椭圆的定义,求出,再利用三角形的面积公式,可求的面积.
【详解】(1)由题意,设椭圆的方程为,
∵焦点为,,
∴,
又,
所以,,
,.
所求椭圆的方程为.
(2)在中,由余弦定理得
即,
∴,
∴,
所以.
【变式】已知圆和圆
(1)过点作圆的切线,求此切线的方程;
(2)动圆M与圆内切且与圆外切,求动圆圆心M的轨迹方程.
【答案】(1)或
(2)
【分析】(1)根据题意,分切线斜率是否存在两种情况,即可分别求得切线方程;
(2)设,分别求出圆的圆心和半径,由题意可得,,推出,根据椭圆的定义可求得动圆圆心的轨迹方程.
【详解】(1)由配方得:,
可得圆的圆心为,半径为,
①当切线斜率不存在时,显然满足要求;
②当切线斜率存在时,设切线的斜率为k,则切线的方程为,即,
由圆心到切线的距离等于半径2,可得,解得,
则切线方程为,化简可得;
故切线方程为或.
(2)由配方得:,
可得圆的圆心为,半径为,
设,动圆的半径为,因动圆M与圆内切且与圆外切,
则,,故可得,
则点的轨迹是以为焦点的椭圆,
设的轨迹方程为,
则,,所以,
故圆心的轨迹方程为.
【巩固训练】
1.若椭圆的两个焦点分别为和,且椭圆过点,则椭圆的方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】由题意可设椭圆方程为,且,利用椭圆定义及两点间的距离公式求得,结合隐含条件求得,则可求出椭圆方程.
【详解】由焦点坐标知焦点在轴上,且,设椭圆的标准方程为.
根据椭圆定义知,故,.因此所求椭圆方程为.
故选:B.
另解 由焦点坐标知焦点在轴上,且,设椭圆的标准方程为.
直接代入
因为椭圆过点,所以,解得,所以所求椭圆方程为.
故选:
2.已知,为椭圆的两个焦点,是椭圆上第一象限的点,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由椭圆的定义得,结合余弦定理即可求解.
【详解】不妨令分别为椭圆的左、右焦点,如图.
由题意 .
在中,由余弦定理得,
,
即,所以.
故选:A.
3.方程表示焦点在x轴上的椭圆,则m的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据椭圆焦点所在的轴联立不等式,即可求解.
【详解】由题意得,解得.
4.已知是椭圆的两个焦点,为上一点,且的内切圆半径为,若在第一象限,则点的纵坐标为( )
A.2 B. C. D.
【答案】C
【分析】根据椭圆的定义得,进而得的周长,设的内切圆半径为,利用等面积法即可求解.
【详解】如图,不妨令分别为椭圆的左、右焦点,由,得,
所以,所以.
设的内切圆半径为,
因为,
所以,得.
故选:C.
5.(多选)若方程所表示的曲线为,则( )
A.曲线可能是圆
B.若为椭圆,且焦点在轴上,则
C.若,则为椭圆
D.当时,表示焦点在轴上的椭圆,焦距为
【答案】AB
【分析】根据条件,利用圆、椭圆的标准方程及椭圆的性质,对各个选项逐一分析判断即可得出结果.
【详解】对于A,当,即时,曲线,表示圆,故A正确;
对于B,若为椭圆,且焦点在轴上,
则,解得,故B正确;
对于C,由A知,当时,曲线为圆,故C错误;
对于D,当时,曲线表示焦点在轴上的椭圆,
其焦距为,故D错误.
故选:AB.
6.(多选)设椭圆的左右焦点为,,P是C上的动点,则下列结论正确的是( ).
A.P到最小的距离是 B.
C.面积的最大值为6 D.P到最大的距离是9
【答案】BD
【分析】根据椭圆的定义和性质逐项运算分析即可.
【详解】由椭圆方程可得:,则,
对于A:根据椭圆性质可知当P是椭圆的左顶点时,P到的距离最小,
最小值为,A错误;
对于B:根据椭圆的定义可得,B正确;
对于C:根据椭圆性质可知当P是椭圆的上顶点时,的面积最大,
最大值为,C错误;
对于D:根据椭圆性质可知当P是椭圆的右顶点时,P到的距离最大,
最小值为,D正确.
故选:BD.
7.已知椭圆的焦点在轴上,焦距为,求实数的值为_____.
【答案】5
【分析】根据椭圆的定义和性质进行求解即可.
【详解】椭圆的焦点在轴上,焦距为
所以.
可得,解得.
故答案为:5.
8.已知动圆与圆,圆均相切,则动圆圆心的轨迹方程是_________.
【答案】或
【分析】相切分两种情况讨论,再由动圆圆心到两个定圆圆心的距离之和为常数,且大于两个定点的距离,故轨迹为椭圆,根据条件计算得到答案.
【详解】由题意可知,共有两种情况,设动圆半径为,,
动圆与圆内切,与圆内切,所以
所以,此时动圆圆心的轨迹是椭圆,,
所以动圆圆心的轨迹方程为;
动圆与圆外切,与圆内切,所以,
所以,此时动圆圆心的轨迹为椭圆,,
动圆圆心的轨迹方程为,
故答案为:或.
9.(1)求过点且与直线平行的直线的方程.
(2)求圆心在直线上,且过点,半径为5的圆的方程.
(3)求两个焦点坐标分别是且经过点的椭圆的标准方程.
【答案】(1);(2)或;(3)
【分析】(1)根据平行关系可设直线方程为,代入点运算求解即可;
(2)设圆心为,可得圆的方程为,代入点运算求解即可;
(3)根据椭圆的定义可得,,进而可得,即可得椭圆方程.
【详解】(1)设与直线平行的直线的方程为,
代入点可得,即,
所以所求直线方程为;
(2)因为圆心在直线上,可设圆心为,
且半径为5,则圆的方程为,
代入点可得,整理可得,解得或,
所以圆的方程为或;
(3)设两焦点分别是,点,
则,,可得,
即,,则,
且焦点在x轴上,所以椭圆的标准方程为
10.已知椭圆C:的左、右焦点分别是,,且该椭圆过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若椭圆上的点满足,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题意确定c的值,根据椭圆上的点,结合椭圆定义求得a的值,即可求得,即得答案;
(2)利用数量积的坐标表示,结合椭圆方程,即可求得答案.
【详解】(1)依题意,设所求椭圆方程为,其半焦距.
∵点在椭圆上,
∴,
∴,从而,
故所求椭圆的标准方程是.
(2)由得, ,
即,
代入椭圆方程得,故.
【强化训练】
1.在平面直角坐标系中,“”是“方程表示的曲线是椭圆”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
【答案】B
【分析】根据曲线是椭圆的条件进行判断即可.
【详解】将方程化为标准形式为.
当时,方程表示的曲线是圆,充分性不成立,
若该方程表示椭圆,则需满足分母均大于0,即且,解得且,必要性成立,
因此,“”是“方程表示的曲线是椭圆”的必要不充分条件.
故选:B
2.已知是椭圆的下焦点,为上一点,,则的最小值为( )
A. B. C.4 D.
【答案】D
【分析】设为椭圆的上焦点,易知点在椭圆内,利用椭圆定义将转化为,当三点共线时,的最大值为,即可得解.
【详解】设为椭圆的上焦点,椭圆中,,则,
所以焦点坐标分别为,.
连接,由椭圆定义得.
由于,所以点在椭圆内.
如图所示,,
将代换为来求的最小值,也就是求的最大值,
当三点共线时,的最大值为,
所以的最小值为.
故选:D
3.设为椭圆的两个焦点,点在上,若,则( )
A.1 B.2 C.4 D.5
【答案】B
【分析】根据条件得到,设,再利用椭圆的定义及条件得到且,即可求出结果.
【详解】因为椭圆,所以,
又因为,所以,即,
设,则①,且②,
由①②得到,即,所以,
故选:B.
4.(多选)若椭圆上存在点P,使得点P到椭圆的两个焦点的距离之比为2∶1,则称该椭圆为“倍径椭圆”.则下列椭圆中为“倍径椭圆”的是( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【分析】根据椭圆的定义,再结合条件即可得到答案。
【详解】设点P到椭圆两个焦点的距离分别为m和,则,即.
因为,则,所以.
对A,a=4,c=1,不满足;
对B,a=3,c=1,满足;
对C,a=5,c=2,满足;
对D,a=6,,不满足.
故选:BC.
5.(多选)已知椭圆上一点,椭圆的左、右焦点分别为,则( )
A.若点的横坐标为2,则
B.的最大值为9
C.若为直角,则的面积为9
D.若为钝角,则点的横坐标的取值范围为
【答案】BCD
【分析】对A,可直接解出点P坐标,求两点距离;
对B,最大值为
对C,设,则,列勾股定理等式,可求面积;
对D,所求点在以原点为圆心,为半径的圆内,求出椭圆与该圆的交点横坐标即可判断.
【详解】椭圆的长半轴为,半焦距为,∴
对A,时,代入椭圆方程得,,,A错;
对B,的最大值为,B对;
对C,为直角,设,则,则有,
则的面积为,C对;
对D,以原点为圆心,为半径作圆,则为圆的直径,则点P在圆内时,为钝角,联立,消y得,故点的横坐标的取值范围为,D对.
故选:BCD
6.已知椭圆的左右焦点分别为为椭圆上一点,若,则的面积为______.
【答案】
【分析】先利用已知条件和椭圆定义求出,与,然后利用余弦定理求出,再求出,再利用三角形面积公式求解.
【详解】椭圆的方程为,.
,,.
又,得.
在中,由余弦定理得:,.
.
故答案为:
7.已知椭圆的左、右焦点分别为为椭圆上任意一点,为圆:上任意一点,则的最小值为________________.
【答案】
【分析】根据三角形三边之间的不等关系可得,再结合椭圆定义将化为,结合以及图形的几何性质即可求得答案.
【详解】由题意知为椭圆上任意一点,为圆:上任意一点,
故,
故,当且仅当共线时取等号,
所以
,
当且仅当共线时取等号,
而,
故的最小值为,
故答案为:
8.已知椭圆的右焦点为是椭圆上任意一点,点,则的周长的最大值为( )
A. B.14 C. D.
【答案】B
【分析】利用椭圆的定义,进行合理转化,求得周长最大值即可.
【详解】由椭圆方程得,,.
设椭圆的左焦点为,
,
,
则的周长为
,
当且仅当三点共线,且在的延长线上时取等号.
的周长最大值为.
故选:B.
9.设P是椭圆=1上一点,F1、F2是椭圆的两个焦点,则cos∠F1PF2的最小值是_________
【答案】
【分析】方法一:当点是椭圆的短轴的端点时,取得最大值,此时可取得最小值.
【详解】方法一:(二级结论应用)
椭圆,.
当点是椭圆的短轴的端点时,取得最大值,
,
的最小值 .
故答案为:.
方法二:在中,因为,,
.
当且仅当时取等号.
故答案为:.
10.已知椭圆:的右焦点为F(1,0),短轴长为2.直线过点F且不平行于坐标轴,与有两个交点A,B,线段的中点为M.
(1)求椭圆的方程;
(2)证明:直线的斜率与的斜率的乘积为定值;
(3)延长线段与椭圆交于点P,若四边形为平行四边形,求此时直线的斜率.
【答案】(1)
(2)
设直线的方程为,,,,,
联立,消去得,,
则,
为线段的中点, ,,
,
为定值.
(3)
【分析】(1)由题可知,,,再结合,解出值即可得解;
(2)设直线的方程为,联立直线的方程和椭圆的方程,得韦达定理;利用中点坐标公式以及斜率公式得直线的斜率,进而得解;
(3)若四边形为平行四边形,则,利用平面向量的线性坐标运算可以用表示点的坐标,再将其代入椭圆方程即可得到关于的方程,解之即可得解.
【详解】(1)由题意可知,,,
, ,
椭圆的方程为.
(2)略
(3)若四边形为平行四边形,则,
,,
点在椭圆上, ,解得,即,
当四边形为平行四边形时,直线的斜率为.
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专题08 椭圆及其标准方程
重点目标:
1. 1掌握椭圆的定义.理解定义中“距离和为定值”“定值大于两定点间距”的核心限定条件.
2. 掌握椭圆的焦点、焦距的概念.熟记椭圆的两类标准方程形式.区分长轴在x轴、y轴的方程特征.
3. 理解椭圆标准方程的推导过程.掌握化简根式方程、建系设点、列式化简的解析几何基本步骤.
4. 熟练根据已知条件识别椭圆类型.利用待定系数法、定义法求解椭圆标准方程.
5. 掌握椭圆中三者的核心等量关系.能熟练进行参数互化与基础计算.
难点目标:
1. 精准辨析椭圆定义的临界情况.能区分轨迹为椭圆、线段、无轨迹的三种不同条件.
2. 不依赖图象,仅通过方程结构精准判断椭圆焦点所在坐标轴.规避长短轴判断失误.
3. 掌握含参数椭圆方程的参数约束条件.根据椭圆存在条件求解参数取值范围.
4. 灵活运用椭圆定义进行距离转化、周长求解、最值分析.突破定义类综合填空大题.
5. 结合待定系数法、定义法、轨迹法求解复杂椭圆方程.对接解析几何基础综合考点.
1、 重点知识
(一)椭圆定义
· 平面内与两个定点的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹叫做椭圆.
1. 定点叫做椭圆的焦点.
2. 两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.记.
3. 设轨迹上任意一点为.则恒有.
4. 定义核心条件:即.是轨迹为椭圆的必要前提.
(二)定义临界轨迹判定
1. 当:动点轨迹为椭圆.
2. 当:动点轨迹为线段.
3. 当:无轨迹.不存在满足条件的点.
(三)椭圆两类标准方程
· 通用前提:. 核心恒等式:.
1. 焦点在轴上:焦点:. 标准方程:. 图形:
2. 焦点在轴上:焦点:. 标准方程:. 图形:
(四)方程核心识别规律
1. 椭圆标准方程左边为两个平方项相加.右边为1.
2. 分母更大的分式对应焦点所在坐标轴. 大分母为.小分母为.
3. 对应长半轴长.对应短半轴长.对应半焦距.
(五)椭圆方程常用求法
1. 定义法:根据距离和为定值直接确定.求出直接写方程.
2. 待定系数法:已知焦点位置.设对应标准方程.代入已知点坐标求解参数.
3. 通用设法:焦点位置不确定时.设统一方程.
2、 难点知识
(一)高频易错难点(选择填空陷阱)
1. 切线漏解陷阱:过圆外一点存在两条切线.极易遗漏斜率不存在的竖直切线.
2. 判别式误区:代数法联立方程时.未整理成标准一元二次方程.导致计算错误.
3. 两圆位置关系漏情况:容易忽略内切、内含两种内含型位置关系.只记忆外离、外切、相交.
4. 公共弦适用前提:只有两圆相交时存在公共弦.相切、相离、内含无公共弦.
5. 同心圆判定:且半径不等为内含.半径相等为重合圆.极易判定失误.
(一)核心易错难点(选择填空高频陷阱)
1. 定义条件遗漏:解题时常忽略前提.直接判定轨迹为椭圆.造成概念性错误.
2. 焦点判断误区:误以为分母含就焦点在x轴.必须遵循“大数定轴”原则.
3. 参数公式混淆:记错.与双曲线公式混淆.
4. 椭圆方程条件误区:标准方程必须满足.两分母必须均为正数且不相等.
(二)含参椭圆方程难点(期中压轴)
1. 参数范围判定:已知方程为椭圆.列出参数约束不等式.求解参数取值范围.
2. 焦点位置分类讨论:参数不确定时分母大小不确定.需分类讨论焦点在x轴、y轴两种情况.
3. 含参椭圆定点问题:结合椭圆方程恒成立条件.求解动椭圆恒过定点坐标.
(三)椭圆定义拔高应用
1. 焦点三角形问题:椭圆上任意一点与两焦点构成焦点三角形.周长为.可快速求解周长类题型.
2. 距离最值转化:利用进行线段最值转化.求解椭圆上动点到定点、定直线距离最值.
3. 轨迹方程进阶:结合相关点法、定义法求解隐形椭圆轨迹方程.标注完整定义域.
(四)深度拓展拔高知识
1. 椭圆方程择优思维:已知焦点优先标准方程.未知焦点优先通用整式方程.大幅简化运算.
2. 焦点三角形深度拓展:结合余弦定理、不等式求解焦点三角形面积、最值、角度范围.
3. 点与椭圆位置关系:点代入椭圆左边.大于1在椭圆外.等于1在椭圆上.小于1在椭圆内.
4. 椭圆对称性质拓展:椭圆关于x轴、y轴、原点中心对称.可快速求解对称椭圆方程、对称点坐标.
5. 定值定点模型:动椭圆、动直线与椭圆结合的定点定值问题.是解析几何高频基础模型.
(五)全节高频失分点汇总
1. 忽略椭圆定义核心条件.误判轨迹.
2. 记错三者关系.混淆椭圆与双曲线参数公式.
3. 凭坐标轴惯性判断焦点位置.不通过分母大小对比分析.
4. 含参椭圆不分类讨论焦点位置.答案遗漏情况.
5. 求轨迹方程不验证定义条件.出现多余无效轨迹.
6. 通用椭圆方程设错.混淆参数取值条件.
题型01 椭圆的定义及应用
角度1:椭圆定义的辨析
【典例1】设定点,,动点满足条件,则点的轨迹是( )
A.椭圆 B.线段 C.射线 D.椭圆或线段
【典例2】已知是椭圆:上的一点,则点到两焦点的距离之和是( )
A.6 B.9 C.10 D.18
【变式1】判断正误,正确的写正确,错误的写错误.
(1)已知点,,动点满足,则点的轨迹是椭圆.( )
(2)已知点,,动点满足,则点的轨迹是椭圆.( )
(3)已知点,,动点满足,则点的轨迹是椭圆.( )
(4)椭圆的两种标准形式中,虽然焦点位置不同,但都满足.( )
【变式2】如果椭圆上一点到此椭圆一个焦点的距离为2,是的中点,是坐标原点,则的长为( )
A.6 B.10 C.8 D.12
角度2:判断方程是否为椭圆
【典例】如果点在运动过程中,总满足关系式 ,那么点的轨迹是( )
A.不存在 B.椭圆 C.线段 D.双曲线
【变式】如果点在运动过程中,总满足关系式,那么点的轨迹为( )
A.线段 B.直线 C.椭圆 D.双曲线
题型02 求椭圆的标准方程
角度1:根据已知几何条件求椭圆方程
【典例】求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1),;
(2)焦点坐标为,,椭圆上任一点到两个焦点的距离之和为10;
【变式】求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)焦点在x轴上,,且经过点;
(2),且经过点.
角度2:定义法求椭圆方程
【典例】若椭圆的两个焦点分别是,,椭圆上一点到两焦点距离之和等于,则该椭圆的标准方程为( )
A. B. C. D.
【变式】焦点坐标为,,并且经过点的椭圆方程为( )
A. B.
C. D.
题型03 椭圆中的参数及范围
角度1:求根据椭圆的标准方程求参数
【典例1】若椭圆上一点到椭圆的两个焦点的距离之和为,则( )
A. B. C. D.或
【典例2】对于方程,
(1)若该方程表示焦点在轴上的椭圆,求实数的取值范围;
(2)若该方程表示焦点在轴上的椭圆,求实数的取值范围;
(3)若该方程表示椭圆,求实数的取值范围.
【变式1】已知点是椭圆 的一个焦点,且椭圆经过点,那么( )
A.3 B.6
C.9 D.12
【变式2】已知,则“”是“曲线表示椭圆”的( )
A.充分不必要条件 B.充要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
角度2:求某个式子的取值范围
【典例1】已知椭圆的焦点分别为,,点为上任意一点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【典例2】为椭圆:上一点,,则最小值为( )
A.1 B. C. D.
【变式1】已知分别为椭圆的两个焦点,为椭圆上一点,则的最大值为( )
A.64 B.16 C.8 D.4
【变式2】已知P是椭圆上一点,,求的最小值与最大值.
题型04椭圆的焦点三角形问题
角度1:焦点三角形的周长问题
【典例1】过椭圆 ()的右焦点 的直线交椭圆于 两点, 是椭圆的左焦点,则 的周长为________.
【典例2】设椭圆的左、右焦点分别为,,上顶点为,与的另一个交点为,若,则的周长为( )
A. B. C. D.
【变式1】已知点为椭圆上纵坐标不为零的点,、分别为椭圆左右两焦点,则的周长为______.
【变式2】如图,椭圆的离心率为,左、右焦点分别为,上顶点为,过且垂直于的直线与椭圆交于两点,则的周长为( )
A. B. C. D.
角度2:焦点三角形的面积问题
【典例】设M是椭圆=1上的一点,为该椭圆的焦点,,则的面积为___.
【变式】已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,点P在椭圆C上,且,则的面积为( )
A. B. C. D.1
角度3:焦点三角形的其他问题
【典例】已知中顶点和顶点,顶点在椭圆上,则________.
【变式】(多选)已知椭圆的左、右焦点分别为,,点P在C上且位于第一象限,,则( )
A.的周长为16 B.
C. D.直线的斜率为
题型05与椭圆有关的轨迹问题
【典例】(1)在中,,边上的两条中线之和为,求的重心的轨迹方程.
(2)点与定点的距离和它到直线的距离的比是常数,求点的轨迹.
【变式】已知周长为,,则顶点的轨迹方程为__________.
题型06 椭圆中线段和差的最值
角度1:线段和的最值问题
【典例】已知分别为椭圆的左、右焦点,椭圆内一点的坐标为,为椭圆上的一个动点,则的最大值是______.
【变式】已知是椭圆的左焦点,为椭圆上任意一点,点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
角度2:线段差的最值问题
【典例】已知动点在椭圆上,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【变式】已知椭圆的左、右焦点分别为,,为上任意一点,为圆上任意一点,则的最小值为______.
题型07椭圆及标准方程的综合
【典例】已知椭圆的两焦点为,,点为椭圆上一点,且
(1)求此椭圆的方程
(2)若点满足,求的面积.
【变式】已知圆和圆
(1)过点作圆的切线,求此切线的方程;
(2)动圆M与圆内切且与圆外切,求动圆圆心M的轨迹方程.
【巩固训练】
1.若椭圆的两个焦点分别为和,且椭圆过点,则椭圆的方程是( )
A. B.
C. D.
2.已知,为椭圆的两个焦点,是椭圆上第一象限的点,若,则( )
A. B. C. D.
3.方程表示焦点在x轴上的椭圆,则m的取值范围为( )
A. B. C. D.
4.已知是椭圆的两个焦点,为上一点,且的内切圆半径为,若在第一象限,则点的纵坐标为( )
A.2 B. C. D.
5.(多选)若方程所表示的曲线为,则( )
A.曲线可能是圆
B.若为椭圆,且焦点在轴上,则
C.若,则为椭圆
D.当时,表示焦点在轴上的椭圆,焦距为
6.(多选)设椭圆的左右焦点为,,P是C上的动点,则下列结论正确的是( ).
A.P到最小的距离是 B.
C.面积的最大值为6 D.P到最大的距离是9
7.已知椭圆的焦点在轴上,焦距为,求实数的值为_____.
8.已知动圆与圆,圆均相切,则动圆圆心的轨迹方程是_________.
9.(1)求过点且与直线平行的直线的方程.
(2)求圆心在直线上,且过点,半径为5的圆的方程.
(3)求两个焦点坐标分别是且经过点的椭圆的标准方程.
10.已知椭圆C:的左、右焦点分别是,,且该椭圆过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若椭圆上的点满足,求的值.
【强化训练】
1.在平面直角坐标系中,“”是“方程表示的曲线是椭圆”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
2.已知是椭圆的下焦点,为上一点,,则的最小值为( )
A. B. C.4 D.
3.设为椭圆的两个焦点,点在上,若,则( )
A.1 B.2 C.4 D.5
4.(多选)若椭圆上存在点P,使得点P到椭圆的两个焦点的距离之比为2∶1,则称该椭圆为“倍径椭圆”.则下列椭圆中为“倍径椭圆”的是( )
A. B. C. D.
5.(多选)已知椭圆上一点,椭圆的左、右焦点分别为,则( )
A.若点的横坐标为2,则
B.的最大值为9
C.若为直角,则的面积为9
D.若为钝角,则点的横坐标的取值范围为
6.已知椭圆的左右焦点分别为为椭圆上一点,若,则的面积为______.
7.已知椭圆的左、右焦点分别为为椭圆上任意一点,为圆:上任意一点,则的最小值为________________.
8.已知椭圆的右焦点为是椭圆上任意一点,点,则的周长的最大值为( )
A. B.14 C. D.
9.设P是椭圆=1上一点,F1、F2是椭圆的两个焦点,则cos∠F1PF2的最小值是_________
10.已知椭圆:的右焦点为F(1,0),短轴长为2.直线过点F且不平行于坐标轴,与有两个交点A,B,线段的中点为M.
(1)求椭圆的方程;
(2)证明:直线的斜率与的斜率的乘积为定值;
(3)延长线段与椭圆交于点P,若四边形为平行四边形,求此时直线的斜率.
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