摘要:
本高中数学讲义聚焦椭圆的标准方程核心知识点,系统梳理椭圆定义(含集合语言及注意事项)、标准方程推导(从建系设点到方程化简)、方程特点(焦点位置与a,b,c关系)及焦点三角形(周长、面积公式),构建从定义到应用的递进学习支架。
该资料通过题型分类(定义辨析、方程求解等)与实例(如焦点三角形面积计算),以问题驱动培养数学思维(推理、运算)和数学眼光(抽象、几何直观)。课中助力教师分层教学,课后学生可借跟踪训练巩固知识,弥补薄弱环节。
内容正文:
2026-2027学年高二数学暑假班预修提升讲义【精英班课程】
专题2.2.1 椭圆的标准方程
知识点一、椭圆的定义
1、椭圆定义:平面内与两个定点的、的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹叫作椭圆.这两个定点叫椭圆的焦点,两焦点间的距离叫作椭圆的焦距,焦距的一半叫作半焦距。
2、椭圆定义的集合语言表示:
3、注意事项:定义中条件不能少,这是根据三角形中的两边之和大于第三边得出来的.否则:①当时,其轨迹为线段; ②当时,其轨迹不存在.
知识点二、椭圆标准方程的推导
1、建系设点。建立坐标系应遵循简单和优化的原则,如使关键点的坐标、关键几何量(距离、直线斜率等)的表达式简单化,注意充分利用图形的对称性,使学生认识到下列选取方法是恰当的.
以两定点、的直线为轴,线段的垂直平分线为轴,建立直角坐标系(如图).
设(),为椭圆上任意一点,则有.
(2)点的集合。由定义不难得出椭圆集合为:.
(3)建立代数方程。,
即:.
(4)化简方程:由可得,则得方程
关于证明所得的方程是椭圆方程,因教材中对此要求不高,可从略.
因此,方程即为所求椭圆的标准方程.它表示的椭圆的焦点在轴上,焦点是.这里.
知识点三、椭圆的标准方程
(1)这里的“标准”指的是中心在坐标原点,对称轴为坐标轴建立直角坐标系时,才能得到椭圆的标准方程;
(2)在椭圆的两种标准方程中,都有和;
(3)椭圆的焦点总在长轴上.当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;
(4)在两种标准方程中,因为,所以可以根据分母的大小来判定焦点在哪一个坐标轴上.
知识点四、椭圆的焦点三角形
1、定义:椭圆上一点与椭圆的两个焦点组成的三角形通常称为“焦点三角形”。
2.焦点三角形的常用公式
(1)焦点三角形的周长L=2a+2c.
(2)在中,由余弦定理可得.
(3)设,,则.
知识点一、椭圆的定义
题型01:椭圆定义及辨析
【例1】下列命题是真命题的是 .(将所有真命题的序号都填上)
①已知定点,则满足|P|+|P|=的点P的轨迹为椭圆;
②已知定点 (-2,0), (2,0),则满足|P|+|P|=4的点P的轨迹为线段;
③到定点的距离相等的点的轨迹为椭圆.
【例2】若椭圆上一点到焦点的距离为2,则点到另一焦点的距离为________
【跟踪训练】
1.方程表示的曲线为( )
A.圆 B.椭圆 C.线段 D.不表示任何图形
2.如果点在运动过程中,总满足关系式,那么点P的轨迹为( )
A.线段 B.直线 C.椭圆 D.圆
3.已知椭圆上有一点P到右焦点的距离为4,则点P到左焦点的距离为_______
4.设是椭圆上的动点,则到该椭圆的两个焦点距离之和为_________.
5.已知为椭圆上一点,分别为的左、右焦点,且,则________
6.已知点P为椭圆上的一点,,为该椭圆的两个焦点,若,则_______
7.已知分别为椭圆的两个焦点,P为椭圆上一点,则的最大值为 .
8.设为椭圆的两个焦点,点在上,若,则______
题型02:椭圆方程的充要条件
【例3】若方程表示焦点在x轴上的椭圆,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【例4】已知方程=1.
(1)若上述方程表示焦点在x轴上的椭圆,求实数m的取值范围;
(2)若上述方程表示焦点在y轴上的椭圆,求实数m的取值范围;
(3)若上述方程表示焦点在坐标轴上的椭圆,求实数m的取值范围.
【跟踪训练】
1.方程表示椭圆的充要条件是( )
A. B. C. D.或
2. 方程表示椭圆,则的取值范围是( )
A. B.或
C. D.
3. 若方程表示焦点在轴上的椭圆,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
知识点二、椭圆标准方程的求解
题型03:定义法求椭圆的标准方程
【例5】已知动点到两个定点的距离之和为6,则动点轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【跟踪训练】
1.
若动点满足方程,则动点P的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
2.平面内点P到、的距离之和是10,则动点P的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
3.椭圆的两个焦点的坐标分别是(-4,0),(4,0),椭圆上一点P到两焦点距离的和等于10,则椭圆的标准方程为题型04:待定系数法求椭圆的标准方程
【方法点拨】①如果明确了椭圆的中心在原点,焦点在坐标轴上,那么所求的椭圆一定是标准形式,就可以利用待定系数法求解.首先建立方程,然后依据题设条件,计算出方程中的a,b的值,从而确定方程(注意焦点的位置).
②如果不能确定椭圆的焦点的位置,那么可用以下两种方法来解决问题:一是分类讨论,分别就焦点在x轴上和焦点在y轴上利用待定系数法设出椭圆的标准方程,再解答;二是用待定系数法设椭圆的一般方程为设椭圆的方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,且A≠B),再解答.
③与椭圆+=1共焦点的椭圆可设为+=1(k>-m2,k>-n2)
【例6】求满足下列条件的椭圆的标准方程:
(1)焦点坐标分别为,,经过点;
(2)经过点两点.
(3)过且与有相同的焦点;.
【跟踪训练】
1. 求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)一个焦点为
(2)焦点在轴上,且经过两个点和;
(3)椭圆的焦点在x轴上,a∶b=2∶1,c=.
2. 求适合下列条件的椭圆的标准方程.
(1)椭圆经过和.;
(2)经过点,.
(3)经过和两点.
.
3.求适合下列条件的椭圆的标准方程.
(1)过点,且与椭圆有相同的焦点.
(2)过点(,-),且与椭圆+=1有相同焦点
(3)经过点,且与椭圆有共同的焦点;
题型05:求椭圆的动点轨迹方程
【例7】已知点和点,是动点,且直线与的斜率之积等于,则动点的轨迹方程为 .
【跟踪训练】
1.已知的两个顶点坐标分别是和,边AB,AC所在直线的斜率的乘积是,求顶点A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M的轨迹.
3.设O为坐标原点,动点M在椭圆C上,过M作x轴的垂线,垂足为N,点P满足.求点P的轨迹方程;
4.一个动圆与圆外切,与圆内切,则这个动圆圆心的轨迹方程为 .
5.已知点,点是圆上一动点,线段MP的垂直平分线交于点,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
题型06:根据椭圆方程求参数的范围
【例8】若焦点在轴上的椭圆的焦距为,则实数的值为 .
【跟踪训练】
1.已知椭圆的的焦距为2,则m的值为( )
A.5 B. C.3或5 D.或
2.若椭圆+=1的一个焦点坐标为(1,0),则实数m的值为______
3.“是“方程表示焦点在y轴上的椭圆”的( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.充分不必要条件 D.既不充分也不必要条件
4.已知m、n均为实数,方程表示椭圆,且该椭圆的焦距为4,则n的取值范围是 .
知识点三、椭圆的焦点三角形
题型07:椭圆中焦点三角形的周长问题
【例9】已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上,则的周长为_______
【跟踪训练】
1.已知是椭圆的左右焦点,若直线过焦点,且与椭圆交于,则的周长为 .
2.椭圆C:的左、右焦点分别为,,P为椭圆上异于左右顶点的任意一点,、的中点分别为M、N,O为坐标原点,四边形OMPN的周长为4,则的周长是_____.
3. 已知分别为椭圆的左、右焦点,直线与交于两点,则平行四边形的周长为____________
4.
已知椭圆的方程为,过椭圆中心的直线交椭圆于A、B两点,是椭圆的右焦点,则的周长的最小值为______.
题型08:椭圆中焦点三角形的面积问题
【例10】设椭圆的左右焦点为,椭圆上点满足,则的面积为 .
【例11】如图所示,已知椭圆的方程为,若点为椭圆上的点,且,求的面积.
【跟踪训练】
1.已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上.若,则的面积为( )
A.4 B.6 C.8 D.
2.已知是椭圆的两个焦点,点在上,且,则的面积为( )
A.3 B.4 C.6 D.10
3.已知是椭圆上的点,、分别是椭圆的左、右焦点,若,则的面积为
A. B. C. D.9
4.,是椭圆的两个焦点,A是椭圆上一点,是直角三角形,则的面积为( )
5.已知点是椭圆上的点,点、是椭圆的两个焦点.
(1)若,求;
(2)若的面积为9,求的大小.
题型09:椭圆中焦点三角形的其他问题
【例12】椭圆的焦点为点在椭圆上,若则的大小为___.
【例13】已知椭圆的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,的面积为,则下列说法错误的是( )
A.点的横坐标为 B.的周长为16
C.的内切圆的半径为 D.的外接圆的半径为
【跟踪训练】
1.若P是椭圆上任意一点,、是焦点,则的最大值为______.
2.点P是椭圆上一点,,是椭圆的两个焦点,且的内切圆半径为1,当点P在第一象限时,P点的纵坐标为( )
A.2 B. C. D.
知识点四、综合提升
题型10:椭圆上两点距离的最值问题
【例14】为椭圆:上一点,,则最小值为( )
A.1 B. C. D.
【跟踪训练】
1.已知椭圆C:的左焦点为,为椭圆C上任意一点,则的最小值为______.
2.已知椭圆的右顶点为,为上一点,则的最大值为______.
3.已知是椭圆的上顶点,点是椭圆上的任意一点,则的最大值为______
题型11:椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值
【例15】已知椭圆C:的左焦点为F,P为C上一动点,定点,则的最大值为
A. B. C. D.
【例16】设F是椭圆上的右焦点,是椭圆上的动点,是直线上的动点,则的最小值为( )
A. B.3 C. D.
【跟踪训练】
1.已知,F是椭圆C:的左焦点,点P是椭圆C上的动点,则的最小值为___________.
2.已知点,且是椭圆的左焦点,是椭圆上任意一点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
3.已知点 在椭圆 上,点 ,则 的最大值为( )
A. B.4 C. D.5
4.设P是椭圆上一点,M、N分别是两圆:和上的点,则的最小值、最大值分别是 .
5. 已知椭圆:内有一点,,分别为椭圆的左、右焦点,为椭圆上的一点,求:
(1)的最大值与最小值;
(2)的最大值与最小值.
一、填空题
1.椭圆的焦点为为椭圆上一点,若,则______
2.如果方程表示焦点在轴上的椭圆,则的取值范围是 .
3.已知椭圆的焦距为2,则实数m的值为 .
4.若方程表示焦点在轴上的椭圆,则实数的取值范围是 .
5.经过点和的椭圆的标准方程为________
6.过点,且与椭圆有相同的焦点的椭圆标准方程为_______
7.平面内动点满足方程,则动点P的轨迹方程为______
8.平面内点到的距离之和是10,则动点的轨迹方程是_______
9.点在椭圆上,则等于_______
10.已知椭圆的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,则的周长为______
11.已知,为椭圆的两个焦点,P为椭圆上一点且,则的面积为_______
12.设为椭圆上一动点,分别为椭圆的左、右焦点,已知点,则的最小值为____________
二、选择题
13.曲线与的关系是( )
A.有相等的焦距,相同的焦点 B.有不等的焦距,相同的焦点
C.有不等的焦距,不同的焦点 D.有相等的焦距,不同的焦点
14.过点且与有相同焦点的椭圆方程为( )
A. B. C. D.
15.已知F为椭圆C:的右焦点,P为C上一点,Q为圆M:上一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
16.已知椭圆,若在椭圆上,是椭圆的左、右焦点,则下列说法错误的有( )
A.若,则 B.面积的最大值为2
C.的最大值为 D.的最大值为4
3、 解答题
17.求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)两个焦点的坐标分别是,椭圆上一点P到两焦点距离的和是10;
(2)焦点在y轴上,且经过两个点和;
(3)经过和点.
18.求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)经过两点.
(2)经过点,且与椭圆有共同的焦点;
19.已知,分别是椭圆C:()的左、右焦点,P为C上一点.
(1)若,点P的坐标为,求椭圆C的标准方程;
(2)若,的面积为4,求b的值.
20.已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,为椭圆C上一点.
(1)若焦距为,点的坐标为,求椭圆C的标准方程;
(2)若,且,的面积为,求b的值.
21.已知椭圆的焦点为、,该椭圆经过点
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若椭圆上的点满足,求.
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2026-2027学年高二数学暑假班预修提升讲义【精英班课程】
专题2.2.1 椭圆的标准方程
知识点一、椭圆的定义
1、椭圆定义:平面内与两个定点的、的距离之和等于常数(大于)的点的轨迹叫作椭圆.这两个定点叫椭圆的焦点,两焦点间的距离叫作椭圆的焦距,焦距的一半叫作半焦距。
2、椭圆定义的集合语言表示:
3、注意事项:定义中条件不能少,这是根据三角形中的两边之和大于第三边得出来的.否则:①当时,其轨迹为线段; ②当时,其轨迹不存在.
知识点二、椭圆标准方程的推导
1、建系设点。建立坐标系应遵循简单和优化的原则,如使关键点的坐标、关键几何量(距离、直线斜率等)的表达式简单化,注意充分利用图形的对称性,使学生认识到下列选取方法是恰当的.
以两定点、的直线为轴,线段的垂直平分线为轴,建立直角坐标系(如图).
设(),为椭圆上任意一点,则有.
(2)点的集合。由定义不难得出椭圆集合为:
.
(3)建立代数方程。,
即:.
(4)化简方程:由可得,则得方程
关于证明所得的方程是椭圆方程,因教材中对此要求不高,可从略.
因此,方程即为所求椭圆的标准方程.它表示的椭圆的焦点在轴上,焦点是.这里.
知识点三、椭圆的标准方程
知识点诠释:
(1)这里的“标准”指的是中心在坐标原点,对称轴为坐标轴建立直角坐标系时,才能得到椭圆的标准方程;
(2)在椭圆的两种标准方程中,都有和;
(3)椭圆的焦点总在长轴上.当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;当焦点在轴上时,椭圆的焦点坐标为,;
(4)在两种标准方程中,因为,所以可以根据分母的大小来判定焦点在哪一个坐标轴上.
知识点四、椭圆的焦点三角形
1、定义:椭圆上一点与椭圆的两个焦点组成的三角形通常称为“焦点三角形”。
2.焦点三角形的常用公式
(1)焦点三角形的周长L=2a+2c.
(2)在中,由余弦定理可得.
(3)设,,则.
知识点一、椭圆的定义
题型01:椭圆定义及辨析
【例1】下列命题是真命题的是 .(将所有真命题的序号都填上)
①已知定点,则满足|P|+|P|=的点P的轨迹为椭圆;
②已知定点 (-2,0), (2,0),则满足|P|+|P|=4的点P的轨迹为线段;
③到定点的距离相等的点的轨迹为椭圆.
【答案】②
【分析】根据椭圆的定义,以及垂直平分线的性质,逐项判定,即可求解.
【详解】①中,因为,可得,因为,所以点的轨迹不存在;
②中,因为,所以点P的轨迹是线段;
③中,由定点的距离相等的点的轨迹是线段的垂直平分线,即.
故答案为:②
【例2】若椭圆上一点到焦点的距离为2,则点到另一焦点的距离为________
【分析】利用椭圆的定义有,结合已知即可求到焦点的距离.
【详解】由椭圆方程知:.根据椭圆的定义有.
因为,所以.
【跟踪训练】
1.方程表示的曲线为( )
A.圆 B.椭圆 C.线段 D.不表示任何图形
【答案】C
【详解】解:∵,
∴方程可表示平面内点到点与点的距离之和为的图形,
此时,
∴方程表示的轨迹是线段,
故选:C.
2.如果点在运动过程中,总满足关系式,那么点P的轨迹为( )
A.线段 B.直线 C.椭圆 D.圆
【答案】C
【分析】根据两点间距离公式结合椭圆的定义分析判断.
【详解】可设,,则,
可得,
由椭圆的定义可知:点P的轨迹为焦点在轴上的椭圆,且,.
故选:C
3.已知椭圆上有一点P到右焦点的距离为4,则点P到左焦点的距离为_______
【分析】根据椭圆的定义即可求出.
【详解】由椭圆,得,即,设左焦点为,右焦点为,
则,因为,所以,即点到左焦点的距离为2.
4.设是椭圆上的动点,则到该椭圆的两个焦点距离之和为_________.
【分析】首先求出,再根据椭圆的定义得解.
【详解】椭圆,则,所以,
因为是椭圆上的动点,则到该椭圆的两个焦点距离之和为.
5.已知为椭圆上一点,分别为的左、右焦点,且,则________
【分析】由椭圆方程求出,利用椭圆的定义式,求得,代入计算即得.
【解析】由可得:,则,
因,则,故.
6.已知点P为椭圆上的一点,,为该椭圆的两个焦点,若,则_______
【分析】利用椭圆的定义进行求解.
【详解】因为点P为椭圆上的一点,所以,因为,所以.
7.已知分别为椭圆的两个焦点,P为椭圆上一点,则的最大值为 .
【答案】
【解析】分别为椭圆的两个焦点,则,
所以,当且仅当位于椭圆的右顶点时取等号,
故的最大值为.
故答案为:.
8.设为椭圆的两个焦点,点在上,若,则______
【解题思路】由条件得到,设,结合椭圆的定义及勾股定理即可求解.
【解答过程】因为椭圆,所以,
又因为,所以,即,
设,则且,
得到,所以.
题型02:椭圆方程的充要条件
【例3】若方程表示焦点在x轴上的椭圆,则实数m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据方程表示焦点在轴上的椭圆建立不等式,并解出不等式即可
【解析】由题意可知:方程表示焦点在轴上的椭圆
则有:
解得:
故选:A.
【例4】已知方程=1.
(1)若上述方程表示焦点在x轴上的椭圆,求实数m的取值范围;
(2)若上述方程表示焦点在y轴上的椭圆,求实数m的取值范围;
(3)若上述方程表示焦点在坐标轴上的椭圆,求实数m的取值范围.
【答案】(1);(2);(3)
【分析】(1)根据椭圆的标准方程求解;
(2)根据椭圆的标准方程求解;
(3)根据椭圆的标准方程求解.
【解析】(1)依题意,有,解得.
故实数m的取值范围为.
(2)依题意,有,解得.
故实数m的取值范围为.
(3)依题意,有,解得,且,
故实数m的取值范围是.
【跟踪训练】
1.方程表示椭圆的充要条件是( )
A. B.
C. D.或
【答案】D
【分析】借助椭圆定义与充要条件的定义计算即可得.
【详解】若表示椭圆,则有,
解得或.
故选:D.
2. 方程表示椭圆,则的取值范围是( )
A. B.或
C. D.
【答案】B
【解题思路】结合椭圆的标准方程求解即可.
【解答过程】由题意知,,解得或.
故选:B.
3. 若方程表示焦点在轴上的椭圆,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解题思路】根据椭圆的标准方程的类型列式可得结果.
【解答过程】方程表示焦点在轴上的椭圆,
则,解得:,
所以实数的取值范围是,
故选:C.
知识点二、椭圆标准方程的求解
题型03:定义法求椭圆的标准方程
【例5】已知动点到两个定点的距离之和为6,则动点轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据椭圆定义即可求出答案.
【详解】根据椭圆的定义知动点M轨迹为以A,B为焦点的椭圆,,,,
即动点轨迹方程为.
故选:D.
【跟踪训练】
1.
若动点满足方程,则动点P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由题意得:到与的距离之和为,且,
故动点P的轨迹方程是以与为焦点的椭圆方程,故,,
所以,,所以椭圆方程为.
故选:C
2.平面内点P到、的距离之和是10,则动点P的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题意,平面内点P到、的距离之和是10,
∴动点的轨迹为椭圆,焦点在轴上,
, 解得:,
∴,
∴轨迹方程为: ,故选: B.
3.椭圆的两个焦点的坐标分别是(-4,0),(4,0),椭圆上一点P到两焦点距离的和等于10,则椭圆的标准方程为___.
[解析] (1)椭圆的焦点在x轴上,故设椭圆的标准方程为+=1(a>b>0).
∵2a=10,c=4,∴b2=a2-c2=9,
∴椭圆的标准方程为+=1.
题型04:待定系数法求椭圆的标准方程
【方法点拨】①如果明确了椭圆的中心在原点,焦点在坐标轴上,那么所求的椭圆一定是标准形式,就可以利用待定系数法求解.首先建立方程,然后依据题设条件,计算出方程中的a,b的值,从而确定方程(注意焦点的位置).
②如果不能确定椭圆的焦点的位置,那么可用以下两种方法来解决问题:一是分类讨论,分别就焦点在x轴上和焦点在y轴上利用待定系数法设出椭圆的标准方程,再解答;二是用待定系数法设椭圆的一般方程为设椭圆的方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,且A≠B),再解答.
③与椭圆+=1共焦点的椭圆可设为+=1(k>-m2,k>-n2)
【例6】求满足下列条件的椭圆的标准方程:
(1)焦点坐标分别为,,经过点;
(2)经过点两点.
(3)过且与有相同的焦点;.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)设椭圆的标准方程为,依题意求出和可得结果;
(2)过两点的椭圆方程,可设为,代入计算即可.
(3)由焦点坐标得值,设出椭圆方程将点代入方程待定系数可得.
【详解】(1)设椭圆的标准方程为,
依题可得,将代入到方程中得,
故,
所以椭圆的标准方程为.
(2)设方程为
则,解得,则所求椭圆方程为
(3)由方程可知,其焦点的坐标为,即.
则, 设所求椭圆方程,
因为椭圆过点,代入方程得,
解得(舍去),,
故椭圆的标准方程为;
【跟踪训练】
1. 求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)一个焦点为
(2)焦点在轴上,且经过两个点和;
(3)椭圆的焦点在x轴上,a∶b=2∶1,c=.
【答案】(1);【答案】(1);(3)+=1
【解析】(1)由题知,,椭圆焦点在x轴上,
又,所以,
所以,椭圆方程为.
(2)因为椭圆的焦点在轴上,
所以设它的标准方程为.
又椭圆经过点和,
所以解得
所以所求椭圆的标准方程为.
(3)∵c=,∴a2-b2=c2=6.①
又由a∶b=2∶1,得a=2b,代入①得4b2-b2=6,
∴b2=2,∴a2=8.
又∵椭圆的焦点在x轴上,
∴椭圆的标准方程为+=1.
2. 求适合下列条件的椭圆的标准方程.
(1) 椭圆经过和.;
(2)经过点,.
(3)经过和两点.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1) 可设椭圆的方程为mx2+ny2=1,采用待定系数法即可求解;
(2)已知椭圆过两点,设其方程为,将点代入解方程组即可求解.
(3)设所求椭圆方程为,代入和两点的坐标,联立方程组,求得的值,即可求解.
【详解】(1)根据题意,设椭圆的方程为mx2+ny2=1,
又由椭圆经过和,
则有,解可得m=5,n=4;
则要求椭圆的方程为5x2+4y2=1,
即其标准方程为.
(2)设椭圆的方程为(,,且).
因为点,在椭圆上,
所以代入椭圆的方程得,解得,,
所以椭圆的标准方程为.
(3)设所求椭圆方程为,
由和两点在椭圆上,可得,
即,解得,
故所求椭圆的标准方程为.
3.求适合下列条件的椭圆的标准方程.
(1)过点,且与椭圆有相同的焦点.
(2)过点(,-),且与椭圆+=1有相同焦点
(3)经过点,且与椭圆有共同的焦点;
【答案】(1).+=1. (3)(2)
【分析】根据题意,设它的标准方程为且,代入点,列出方程组,求得的值,即可求解.
【详解】(1)由与椭圆有相同的焦点,可得,
因为焦点在x轴上,可设它的标准方程为且,
因为椭圆过点,所以有 ①,
又因为 ②,
由①②解得:,.
所求椭圆的标准方程为.
(2)方法一(定义法):椭圆+=1的焦点为(0,-4),(0,4),即c=4.
由椭圆的定义知,2a=+,解得a=2.
由c2=a2-b2,可得b2=4.所以所求椭圆的标准方程为+=1.
方法二(待定系数法):设所求椭圆方程为+=1(k<9),将点(,-)的坐标代入,可得+=1,解得k=5或k=21(舍去),所以所求椭圆的标准方程为+=1.
方法三(待定系数法):设所求椭圆方程为+=1(a>b>0).由题意得解得
所以所求椭圆的标准方程为+=1.
(3)椭圆,即,故,
则焦点为,,
依题意,设所求椭圆的标准方程,
则有,解得,
所以所求椭圆的标准方程为.
题型05:求椭圆的动点轨迹方程
【例7】已知点和点,是动点,且直线与的斜率之积等于,则动点的轨迹方程为 .
【答案】
【分析】设动点,斜率用坐标表示,由斜率之积为可得出之间的关系式,进而得的轨迹方程.
【详解】设动点的坐标为,又,,
所以的斜率,的斜率,
由题意可得,
化简,得点的轨迹方程为.
故答案为:
【跟踪训练】
1.已知的两个顶点坐标分别是和,边AB,AC所在直线的斜率的乘积是,求顶点A的轨迹方程.
【答案】.
【分析】设顶点A的坐标为,进而根据斜率之积列式计算即可得轨迹方程.
【详解】设顶点A的坐标为,则,,.
依题意得,化简可得顶点A的轨迹方程为.
2.点与定点的距离和它到直线的距离的比是常数,求点M的轨迹.
【答案】点M的轨迹是长轴长为4,短轴长为,焦点在x轴上的椭圆.
【分析】根据给定条件,列出方程并化简,再由方程特征确定轨迹作答.
【详解】设点到直线l的距离为d,依题意,,
于是,化简得,即.
所以点M的轨迹是长轴长为4,短轴长为,焦点在x轴上的椭圆,如图,
3.设O为坐标原点,动点M在椭圆C上,过M作x轴的垂线,垂足为N,点P满足.求点P的轨迹方程;
【答案】;
【分析】首先设点和的坐标,再根据向量间的关系,采用代入法求点的轨迹.
【详解】
设,,则,,
由得.因为在C上,所以.
因此点P的轨迹为.
4.一个动圆与圆外切,与圆内切,则这个动圆圆心的轨迹方程为 .
【答案】
【解析】设动圆圆心为,半径为,根据题意知:,,
所以,所以圆心的轨迹为椭圆.
其中,,故,
因为焦点在轴上,故圆心轨迹方程为:.
故答案为:.
5.已知点,点是圆上一动点,线段MP的垂直平分线交于点,则动点的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由一般方程得到圆心和半径,再由几何关系得到点的轨迹是以为焦点的椭圆即可;
【解析】
由题意得,圆心,半径,
因为,,
所以点的轨迹是以为焦点的椭圆,其中,
所以动点的轨迹方程为,
故选:B.
题型06:根据椭圆方程求参数的范围
【例8】若焦点在轴上的椭圆的焦距为,则实数的值为 .
【答案】
【详解】由于椭圆焦距为,所以,
由于椭圆的焦点在轴上,,
所以,
解得.
故答案为:
【跟踪训练】
1.已知椭圆的的焦距为2,则m的值为( )
A.5 B. C.3或5 D.或
【答案】C
【详解】由题有,所以
当椭圆方程的交点在轴时,
且,解得;
当椭圆方程的交点在轴时,
且,解得;
的值为5或3.
故选C.
2.若椭圆+=1的一个焦点坐标为(1,0),则实数m的值为______
答案:4
3.“是“方程表示焦点在y轴上的椭圆”的( )
A.充要条件 B.必要不充分条件
C.充分不必要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【解析】由题意,方程,可化为标,
当时,方程表示焦点在上的椭圆,即充分性成立;
若方程表示焦点在上的椭圆,则满足,即必要性成立,
所以时方程表示焦点在上的椭圆的充要条件.故选:A.
4.已知m、n均为实数,方程表示椭圆,且该椭圆的焦距为4,则n的取值范围是 .
【答案】
【解析】由题意得,,,所以,
1
若,即时,则焦点在轴上,
则,所以,
代入,,,
得,解得;
2
若,即时,则焦点在轴上,
则,所以,
代入,,,
得,解得;
综上,n的取值范围是.
故答案为:.
知识点三、椭圆的焦点三角形
题型07:椭圆中焦点三角形的周长问题
【例9】已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上,则的周长为_______
【分析】根据椭圆的标准方程得出椭圆中的,利用椭圆的定义及三角形的周长公式即可求解.
【详解】由,得,即,
所以,即.
由椭圆的定义知,,
所以的周长为.
【跟踪训练】
1.已知是椭圆的左右焦点,若直线过焦点,且与椭圆交于,则的周长为 .
【答案】8
【解析】已知是椭圆的左右焦点,
若直线过焦点,且与椭圆交于,
根据椭圆定义可知,,
所以的周长.
故答案为:8
2.椭圆C:的左、右焦点分别为,,P为椭圆上异于左右顶点的任意一点,、的中点分别为M、N,O为坐标原点,四边形OMPN的周长为4,则的周长是_____.
【答案】
【解析】因为M,O,N分别为的中点,所以,
则四边形OMPN是平行四边形,所以,
由四边形OMPN的周长为4可知,
,即,则,
于是的周长是.
故答案为:.
3. 已知分别为椭圆的左、右焦点,直线与交于两点,则平行四边形的周长为____________
【答案】
【分析】由题意,根据椭圆的定义计算直接得出结果.
【解析】由题意知,,由椭圆的定义知,
四边形的周长为.
故答案为:
4.
已知椭圆的方程为,过椭圆中心的直线交椭圆于A、B两点,是椭圆的右焦点,则的周长的最小值为______.
【答案】10
【解析】椭圆的方程为,∴,,,
连接,,则由椭圆的中心对称性可得
的周长,
当AB位于短轴的端点时,取最小值,最小值为,
.
故答案为:10
题型08:椭圆中焦点三角形的面积问题
【例10】设椭圆的左右焦点为,椭圆上点满足,则的面积为 .
【答案】
【解析】由椭圆定义可得,
则有,即,,
又,
由,故,
故.
故答案为:.
【例11】如图所示,已知椭圆的方程为,若点为椭圆上的点,且,求的面积.
【答案】
【分析】在中,利用余弦定理结合椭圆的定义可求出,再利用三角形的面积公式可求得结果.
【详解】由已知,得,
则,,
在中,由余弦定理,得,
所以,
由,得,
所以,化简解得,
所以的面积为,
【跟踪训练】
1.已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上.若,则的面积为( )
A.4 B.6 C.8 D.
【答案】D
【分析】在中,结合椭圆定义及勾股定理可得,进而求得的面积.
【详解】由椭圆定义可得,
又因为,所以由勾股定理可得,
即,解得,
则的面积为.
故选:D.
2.已知是椭圆的两个焦点,点在上,且,则的面积为( )
A.3 B.4 C.6 D.10
【答案】C
【分析】由椭圆定义和得到,结合,由余弦定理得,进而得到正弦值,利用三角形面积公式求出答案.
【解析】由椭圆定义可得,
故,
又,
则由余弦定理得,
故,
故.
故选:C
3.已知是椭圆上的点,、分别是椭圆的左、右焦点,若,则的面积为( )
A. B. C. D.9
【答案】A
【解析】因为,
所以,
又
记,则,
②2-①整理得:,所以
故选:A
4.,是椭圆的两个焦点,A是椭圆上一点,是直角三角形,则的面积为( )
【答案】9或
【分析】对的直角进行分类讨论,结合椭圆的定义以及标准方程求得正确答案.
【详解】由得,不妨,,则,
当时,则
①平方减去②得,
∴,
当 (或者)时,,
令,则,解得,
则,
.
5.已知点是椭圆上的点,点、是椭圆的两个焦点.
(1)若,求;
(2)若的面积为9,求的大小.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)设,设,
由,则,
所以有,
由余弦定理可知:,
所以有,
即
(2)由(1)可知:,
因为,所以,因此,即.
题型09:椭圆中焦点三角形的其他问题
【例12】椭圆的焦点为点在椭圆上,若则的大小为___.
【答案】
【解析】,.
在中,,
.
故答案为:.
【例13】已知椭圆的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,的面积为,则下列说法错误的是( )
A.点的横坐标为 B.的周长为16
C.的内切圆的半径为 D.的外接圆的半径为
【答案】A
【分析】
根据椭圆的标准方程,椭圆的定义式,三角形的周长,以及三角形的周长与三角形的内切圆半径的关系,正余弦定理,即可依次得出答案.
【详解】由题意知,,,则,.
对于A选项,因为,解得,又,
则,,故A错误;
对于B选项,的周长为,故B正确;
对于C选项,设的内切圆的半径,
则,
又,,
解得,故C正确;
对于D选项,在中,
由,
解得,
又,
即,
整理得:,
即,
即,
又,
解得,
设的外接圆的半径为,
由正弦定理知: ,即,解得,故D正确.
故选:A.
【跟踪训练】
1.若P是椭圆上任意一点,、是焦点,则的最大值为______.
【答案】##
【分析】先根据椭圆的方程得到,进而利用椭圆的基本性质确定最大角的位置,即可得到答案
【详解】【解析】根据椭圆的方程可知:,∴,,,
方法1:由椭圆的对称性可知,的最大时,P在短轴端点,此时,所以是正三角形,∴的最大值为;
方法2:在中,,
所以令,则,所以即,则(当且仅当即时,等号成立),又因为,所以的最大值为故答案为:
2.点P是椭圆上一点,,是椭圆的两个焦点,且的内切圆半径为1,当点P在第一象限时,P点的纵坐标为( )
A.2 B. C. D.
【答案】B
【分析】根据椭圆方程求出,由椭圆的定义可求出,然后利用等面积法可求出P点的纵坐标.
【详解】由,得,
所以,
所以,
设的内切圆半径为,
因为
所以,得.
故选:B
知识点四、综合提升
题型10:椭圆上两点距离的最值问题
【例14】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
【跟踪训练】
1.已知椭圆C:的左焦点为,为椭圆C上任意一点,则的最小值为______.
【答案】1
【解析】由椭圆C:知:,故,
所以,
所以,的最小值为.
故答案为:
2.已知椭圆的右顶点为,为上一点,则的最大值为______.
【答案】
【解析】椭圆的右顶点为,设点,则,即,且,
于是得,
因,则当时,,
所以的最大值为.
故答案为:
3.已知是椭圆的上顶点,点是椭圆上的任意一点,则的最大值为______
【分析】设出点坐标,利用坐标表示出并进行化简,再根据椭圆的有界性结合二次函数的性质求解出的最大值.
【详解】设,,且,
所以
,
又因为,所以当时取最大值,
所以,
题型11:椭圆上点到焦点和定点距离的和、差最值
【例15】已知椭圆C:的左焦点为F,P为C上一动点,定点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】记椭圆的右焦点为,由椭圆定义转化为,当是的延长线椭圆的交点时,可取得最大值.
【详解】,在椭圆内部,记椭圆的右焦点为,,椭圆中,在椭圆上,
,,
,当是的延长线椭圆的交点时,取等号,
所以的最大值为,
故选:B.
【例16】设F是椭圆上的右焦点,是椭圆上的动点,是直线上的动点,则的最小值为( )
A. B.3 C. D.
【答案】D
【分析】根据椭圆的定义,结合两点间线段最短、点到直线距离公式进行求解即可.
【详解】,
设为该椭圆的左焦点,,
所以,
于是,
显然当三点共线,且与垂直时,
有最小值,最小值为,
故选:D
【跟踪训练】
1.已知,F是椭圆C:的左焦点,点P是椭圆C上的动点,则的最小值为___________.
【答案】4
【解析】设椭圆C的右焦点为,依题意,,由椭圆的定义得:,
而,即,有,
因此,,当且仅当点P是线段的延长与椭圆C的交点时取“=”,
所以的最小值为4.
故答案为:4
2.已知点,且是椭圆的左焦点,是椭圆上任意一点,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】取椭圆的右焦点为,故,
由于,故,
因此,
故的最小值为5,当且仅当三点共线,且在上半椭圆时取到最小值,
故选:B
3.已知点 在椭圆 上,点 ,则 的最大值为( )
A. B.4 C. D.5
【答案】C
【详解】
作椭圆的左焦点,则,
当且仅当点为线段的延长线与椭圆的交点时取得,由两点间距离公式得,
故,C正确,
故选:C
4.设P是椭圆上一点,M、N分别是两圆:和上的点,则的最小值、最大值分别是 .
【答案】4,8
【解析】椭圆的两个焦点坐标为,
且恰好为两个圆的圆心坐标,两个圆的半径相等都等于1,
则由椭圆的定义可得
故椭圆上动点与焦点连线与圆相交于、时,最小,
所以,
.
故答案为:4,8.
5. 已知椭圆:内有一点,,分别为椭圆的左、右焦点,为椭圆上的一点,求:
(1)的最大值与最小值;
(2)的最大值与最小值.
【答案】(1)最大值为,最小值为;(2)最大值为,最小值为
【分析】(1)由题意可知:根据三角形的性质,即可求得然后得到的最大值与最小值;
(2)利用椭圆的定义表示出,根据椭圆的定义及三角形三边的关系,即可求得答案.
【解析】(1)由椭圆可知,,,
则,,
则,当且仅当、、三点共线时成立,
所以,
所以的最大值与最小值分别为和;
(2),,,
设是椭圆上任一点,由,,
,
等号仅当时成立,此时、、共线,
由,
,
等号仅当时成立,此时、、共线,
故的最大值与最小值为.
一、填空题
1.椭圆的焦点为为椭圆上一点,若,则______
【分析】根据给定条件,利用椭圆的定义求出结果.
【详解】椭圆的长半轴长,依题意,,而,
所以.
2.如果方程表示焦点在轴上的椭圆,则的取值范围是 .
解析:由题意可知:方程表示焦点在轴上的椭圆
则有:
解得:
3.已知椭圆的焦距为2,则实数m的值为 .
【答案】3
【详解】因为,所以椭圆的焦点在轴上,所以,,,
所以,解得.
故答案为:3.
4.若方程表示焦点在轴上的椭圆,则实数的取值范围是 .
【答案】
【分析】把给定方程化成标准形式,再利用椭圆的特征列式求解即得.
【详解】椭圆方程化为,
依题意,,解得,
所以实数的取值范围是.
故答案为:
5.经过点和的椭圆的标准方程为________
【解题思路】利用待定系数法求解椭圆标准方程.
【解答过程】根据题意设,
由在椭圆上,
则,解得
所以椭圆的标准方程.
6.过点,且与椭圆有相同的焦点的椭圆标准方程为_______
【解题思路】将与椭圆焦点相同的椭圆的方程设为,再将点代入,求得的值,即可得出椭圆标准方程.
【解答过程】设所求椭圆方程为,
将点代入,可得,解得(舍去),
故所求椭圆的标准方程为.
7.平面内动点满足方程,则动点P的轨迹方程为______
【解题思路】利用椭圆的定义求解即可.
【解答过程】由题意,点到两点,的距离之和为,
所以点的轨迹是以,为焦点的椭圆,
且,,,
所以点P的轨迹方程为.
8.平面内点到的距离之和是10,则动点的轨迹方程是_______
【解题思路】根据题设条件结合椭圆的定义进行求解.
【解答过程】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:.
9.点在椭圆上,则等于_______
【详解】因为椭圆的标准方程为:,所以该椭圆的交点在轴上,且,,
所以,所以焦点坐标为:和.
因为表示点到两点和的距离之和;
根据椭圆的定义,所以.
10.已知椭圆的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,则的周长为______
【分析】利用椭圆定义以及标准方程即可得出结果.
【详解】由题知,椭圆,
则长轴,焦距,
的周长为.
11.已知,为椭圆的两个焦点,P为椭圆上一点且,则的面积为_______
【解析】由椭圆可知,
故,结合,
可得,而,
故为等腰三角形,其面积为,
12.设为椭圆上一动点,分别为椭圆的左、右焦点,已知点,则的最小值为____________
【答案】3
【分析】利用椭圆定义转化为,即求的最大值,根据三角形性质,当三点共线时最大可得答案.
【解析】,所以,所以轴,
因为,所以在椭圆内部,且,
所以,
即求的最大值,
由于,当三点共线时最大,
此时,,
所以.
故答案为:3
二、选择题
13.曲线与的关系是( )
A.有相等的焦距,相同的焦点 B.有不等的焦距,相同的焦点
C.有不等的焦距,不同的焦点 D.有相等的焦距,不同的焦点
【答案】D
【分析】根据椭圆标准方程的特点及焦距的定义即可求解.
【详解】由题意可知,椭圆的焦点在轴上,且,
所以,焦距为,焦点坐标为,
椭圆的焦点在轴上,且,
所以,焦距为,焦点坐标为,
所以两椭圆有相等的焦距,不同的焦点.
故选:D.
14.过点且与有相同焦点的椭圆方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据已知方程求出焦点即为所求椭圆焦点,设出所求椭圆方程,代入,解方程组即可.
【详解】由知,焦点为,,即,.
设所求椭圆方程为,则,解得,
故所求椭圆方程为.
故选:A.
15.已知F为椭圆C:的右焦点,P为C上一点,Q为圆M:上一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】要求的最小值,根据椭圆的定义可以转化为(其中为椭圆的左焦点),即求的最小值,即为圆心与的距离减去半径,进而解决问题.
【详解】如图,由题可知,圆的圆心坐标为,半径为1,
设椭圆的左焦点为,即,
则,
故要求的最小值,即求的最小值,
所以的最小值等于,
即的最小值为,
故选:D.
16.已知椭圆,若在椭圆上,是椭圆的左、右焦点,则下列说法错误的有( )
A.若,则 B.面积的最大值为2
C.的最大值为 D.的最大值为4
【答案】B
【分析】利用余弦定理可判断A选项;利用三角形的面积公式可判断B选项;利用椭圆的定义可判断C选项;利用基本不等式可判断D选项.
【详解】在椭圆中,,且,
对于A选项,当时,则为椭圆的上下顶点,故,
由余弦定理可得,
因为,所以,,A对;
对于B选项,当点为椭圆的短轴顶点时,点到轴的距离最大,
所以,△面积的最大值为,B错误;
对于C选项,因为,即,
所以,C对;
对于D选项,由椭圆定义可知,
所以,当且仅当时取等号.
故选:B.
3、 解答题
17.求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)两个焦点的坐标分别是,椭圆上一点P到两焦点距离的和是10;
(2)焦点在y轴上,且经过两个点和;
(3)经过和点.
【答案】(1)1
(2)
(3).
【分析】(1)由焦点坐标求,由椭圆定义得即可求,从而得方程;
(2)结合图形,已知点是长短轴的顶点,则可得;
(3)设椭圆方程的简化形式,待定系数解方程组可得.
【详解】(1)由题意,椭圆焦点在轴上,且,
则,
∴椭圆方程为1;
(2)根据题意,所求椭圆的焦点在y轴上,且经过两个点和,
则,则椭圆的标准方程为;
(3)根据题意,要求椭圆经过(,)和点(,1)两点,
设其方程为,
则有,解可得,
则所求椭圆的方程为.
18.求适合下列条件的椭圆的标准方程:
(1)经过两点.
(2)经过点,且与椭圆有共同的焦点;
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题意,设椭圆的一般式方程,代入两点,列出方程组,求解即得;
(2)由已知椭圆求出半焦距并判断焦点位置,设出所求椭圆方程,列方程组,求解后即得.
【详解】(1)设所求椭圆的方程,
将代入上式得,解得,
所以所求椭圆的标准方程为;
(2)椭圆,即,故,
则焦点为,,
依题意,设所求椭圆的标准方程,
则有,解得,
所以所求椭圆的标准方程为.
19.已知,分别是椭圆C:()的左、右焦点,P为C上一点.
(1)若,点P的坐标为,求椭圆C的标准方程;
(2)若,的面积为4,求b的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)已知可求出,点坐标可代入椭圆方程求出,进而求出;
(2)得到椭圆标准方程根据,利用三角形面积公式和椭圆定义以及勾股定理来求解的值.
【详解】(1)已知,因为,所以.点在椭圆上,将其代入椭圆方程,可得,即,解得.
又因为,,,所以.
所以椭圆的标准方程为.
(2)因为,所以的面积,则.根据椭圆定义,.
由勾股定理可得.
又,即.
在椭圆中有,将变形为,即,解得.
20.已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,为椭圆C上一点.
(1)若焦距为,点的坐标为,求椭圆C的标准方程;
(2)若,且,的面积为,求b的值.
【答案】(1)(2)
【解析】(1)已知,因为,所以,
点在椭圆上,将其代入椭圆的,
可得,即①,
又因为,即②,
联立①②,整理得,解得或,
因为,所以,
所以,
故椭圆的标准方程为;
(2)因为,所以的面积,
则,
因为,
根据椭圆的定义得,
所以,即③,
由余弦定理可得,
整理得 ④,
联立③④得:,即,
则,所以,
在椭圆中有,即,
解得.
21.已知椭圆的焦点为、,该椭圆经过点
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若椭圆上的点满足,求.
【答案】(1)
(2)
【解题思路】(1)利用椭圆的定义可求出的值,结合的值可得出的值,即可得出椭圆的标准方程;
(2)由题意得出,由题意得出,结合平面向量数量积的坐标运算求出的值,结合三角形的面积公式可求得的值.
【解答过程】(1)根据题意可设椭圆的标准方程为,
由椭圆的定义可得,故,
又因为,所以,
因此椭圆的标准方程为.
(2)由题意可得,故,
,,
因为,所以
,解得,
故.
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