《2020版高考數學一輪復習 第8章 平面解析幾何 第5節(jié) 橢圓(第1課時)橢圓的定義、標準方程及其性質教學案 理(含解析)新人教A版》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《2020版高考數學一輪復習 第8章 平面解析幾何 第5節(jié) 橢圓(第1課時)橢圓的定義、標準方程及其性質教學案 理(含解析)新人教A版(10頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
1、第五節(jié) 橢圓
[考綱傳真] 1.了解橢圓的實際背景,了解橢圓在刻畫現實世界和解決實際問題中的作用.2.掌握橢圓的定義、幾何圖形、標準方程及簡單性質(范圍、對稱性、頂點、離心率).3.理解數形結合思想.4.了解橢圓的簡單應用.
1.橢圓的定義
(1)平面內與兩個定點F1,F2的距離的和等于常數(大于|F1F2|)的點的軌跡叫做橢圓.這兩個定點叫做橢圓的焦點,兩焦點間的距離叫做橢圓的焦距.
(2)集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a,c為常數且a>0,c>0.
①當2a>|F1F2|時,M點的軌跡為橢圓;
②當2a=|F1F2|時,M點的軌跡為線
2、段F1F2;
③當2a<|F1F2|時,M點的軌跡不存在.
2.橢圓的標準方程和幾何性質
標準方程
+=1(a>b>0)
+=1(a>b>0)
圖形
性質
范圍
-a≤x≤a-b≤y≤b
-b≤x≤b-a≤y≤a
對稱性
對稱軸:坐標軸;對稱中心:原點
頂點
A1(-a,0),A2(a,0),B1(0,-b),B2(0,b)
A1(0,-a),A2(0,a),
B1(-b,0),B2(b,0)
離心率
e=,且e∈(0,1)
a,b,c的關系
c2=a2-b2
[常用結論]
1.點P(x0,y0)和橢圓的位置關系
(1)點P(x0,y0)
3、在橢圓內?+<1.
(2)點P(x0,y0)在橢圓上?+=1.
(3)點P(x0,y0)在橢圓外?+>1.
2.焦點三角形
橢圓上的點P(x0,y0)與兩焦點構成的△PF1F2叫做焦點三角形.r1=|PF1|,r2=|PF2|,∠F1PF2=θ,△PF1F2的面積為S,則在橢圓+=1(a>b>0)中:
(1)當r1=r2時,即點P的位置為短軸端點時,θ最大;
(2)S=b2tan =c|y0|,當|y0|=b時,即點P的位置為短軸端點時,S取最大值,最大值為bc.
(3)a-c≤|PF1|≤a+c.
3.橢圓的一個焦點、中心和短軸的一個端點構成直角三角形,其中a是斜邊長,a2=
4、b2+c2.
4.已知過焦點F1的弦AB,則△ABF2的周長為4a.
5.橢圓中點弦的斜率公式
若M(x0,y0)是橢圓+=1(a>b>0)的弦AB(AB不平行y軸)的中點,則有kAB·kOM=-,即kAB=-.
6.弦長公式:直線與圓錐曲線相交所得的弦長
|AB|=|x1-x2|
=
=|y1-y2|=(k為直線斜率).
[基礎自測]
1.(思考辨析)判斷下列結論的正誤.(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)平面內與兩個定點F1,F2的距離之和等于常數的點的軌跡是橢圓.( )
(2)橢圓上一點P與兩焦點F1,F2構成△PF1F2的周長為2a+2c(其中a為橢圓的長
5、半軸長,c為橢圓的半焦距).( )
(3)橢圓的離心率e越大,橢圓就越圓.( )
(4)關于x,y的方程mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)表示的曲線是橢圓.( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)√
2.橢圓+=1的焦點坐標為( )
A.(±3,0) B.(0,±3)
C.(±9,0) D.(0,±9)
B [由題意可知a2=25,b2=16,∴c2=25-16=9,∴c=±3,
又焦點在y軸上,故焦點坐標為(0,±3).]
3.已知動點M到兩個定點A(-2,0),B(2,0)的距離之和為6,則動點M的軌跡方程為( )
A.+y2
6、=1 B.+=1
C.+x2=1 D.+=1
D [由題意有6>2+2=4,故點M的軌跡為焦點在x軸上的橢圓,則2a=6,c=2,故a2=9,所以b2=a2-c2=5,故橢圓的方程為+=1,故選D.]
4.若一個橢圓長軸的長、短軸的長和焦距成等比數列,則該橢圓的離心率是( )
A. B.
C. D.
C [由題意有b2=ac.又b2=a2-c2,則a2-c2=ac,即1-2=,則e2+e-1=0,解得e=.因為0<e<1,所以e=.故選C.]
5.(教材改編)橢圓C:+=1的左、右焦點分別為F1,F2,過F2的直線交橢圓C于A,B兩點,則△F1AB的周長為___
7、_____.
20 [由橢圓的定義可知,△F1AB的周長為4a=4×5=20.]
第1課時 橢圓的定義、標準方程及其性質
橢圓的定義及其應用
【例1】 (1)已知兩圓C1:(x-4)2+y2=169,C2:(x+4)2+y2=9,動圓在圓C1內部且和圓C1相內切,和圓C2相外切,則動圓圓心M的軌跡方程為( )
A.-=1 B.+=1
C.-=1 D.+=1
(2)F1,F2是橢圓+=1的兩個焦點,A為橢圓上一點,且∠AF1F2=45°,則△AF1F2的面積為( )
A.7 B.
C. D.
(1)D (2)C [(1)設圓M的半徑為r,則
8、|MC1|+|MC2|=(13-r)+(3+r)=16,又|C1C2|=8<16,∴動圓圓心M的軌跡是以C1,C2為焦點的橢圓,且2a=16,2c=8,則a=8,c=4,∴b2=48,故所求的軌跡方程為+=1.
(2)由題意得a=3,b=,c=,
∴|F1F2|=2,|AF1|+|AF2|=6.
∵|AF2|2=|AF1|2+|F1F2|2-2|AF1|·|F1F2|cos 45°=|AF1|2-4|AF1|+8,
∴(6-|AF1|)2=|AF1|2-4|AF1|+8.
∴|AF1|=,∴S△AF1F2=××2×=.]
[規(guī)律方法] 1.橢圓定義的應用主要有兩個方面:一是判定平面
9、內動點的軌跡是否為橢圓;二是利用定義求焦點三角形的周長、面積、弦長、最值和離心率等.
2.橢圓的定義式必須滿足2a>|F1F2|.
(1)如圖所示,一圓形紙片的圓心為O,F是圓內一定點,M是圓周上一動點,把紙片折疊使M與F重合,然后抹平紙片,折痕為CD,設CD與OM交于點P,則點P的軌跡是( )
A.橢圓 B.雙曲線
C.拋物線 D.圓
(2)(2019·徐州模擬)已知F1,F2是橢圓C:+=1(a>b>0)的兩個焦點,P為橢圓C上的一點,且PF1⊥PF2,若△PF1F2的面積為9,則b=________.
(1)A (2)3 [(1)由題意可知,CD是線段MF的垂直
10、平分線,
∴|MP|=|PF|,
∴|PF|+|PO|=|PM|+|PO|=|MO|(定值).
又|MO|>|FO|,
∴點P的軌跡是以F,O為焦點的橢圓,故選A.
(2)設|PF1|=r1,|PF2|=r2,
則所以2r1r2=(r1+r2)2-(r+r)=4a2-4c2=4b2,所以S△PF1F2=r1r2=b2=9,所以b=3.]
橢圓的標準方程
【例2】 (1)在△ABC中,A(-4,0),B(4,0),△ABC的周長是18,則頂點C的軌跡方程是( )
A.+=1(y≠0) B.+=1(y≠0)
C.+=1(y≠0) D.+=1(y≠0)
(2)
11、已知橢圓的中心在原點,以坐標軸為對稱軸,且經過兩點,(,),則橢圓方程為________.
(3)過點(,-),且與橢圓+=1有相同焦點的橢圓的標準方程為________.
(1)A (2)+=1 (3)+=1 [(1)由|AC|+|BC|=18-8=10>8知,頂點C的軌跡是以A,B為焦點的橢圓(A,B,C不共線).設其方程為+=1(a>b>0),則a=5,c=4,從而b=3.由A,B,C不共線知y≠0.故頂點C的軌跡方程是+=1(y≠0).
(2)設橢圓方程為mx2+ny2=1(m,n>0,m≠n).
由
解得m=,n=.
∴橢圓方程為+=1.
(3)法一:橢圓+=1的焦點為
12、(0,-4),(0,4),即c=4.
由橢圓的定義知,
2a=+,
解得a=2.
由c2=a2-b2可得b2=4,
∴所求橢圓的標準方程為+=1.
法二:∵所求橢圓與橢圓+=1的焦點相同,
∴其焦點在y軸上,且c2=25-9=16.
設它的標準方程為+=1(a>b>0).
∵c2=16,且c2=a2-b2,
故a2-b2=16.①
又點(,-)在所求橢圓上,
∴+=1,
則+=1.②
由①②得b2=4,a2=20,
∴所求橢圓的標準方程為+=1.]
[規(guī)律方法] (1)求橢圓的標準方程多采用定義法和待定系數法.
(2)利用定義法求橢圓方程,要注意條件2a>|F
13、1F2|;利用待定系數法要先定形(焦點位置),再定量,也可把橢圓方程設為mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)的形式.
(1)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的左、右焦點分別為F1,F2,離心率為,過F2的直線l交C于A,B兩點,若△AF1B的周長為4,則C的方程為( )
A.+=1 B.+y2=1
C.+=1 D.+=1
(2)橢圓E的焦點在x軸上,中心在原點,其短軸上的兩個頂點和兩個焦點恰為邊長是2的正方形的頂點,則橢圓E的標準方程為( )
A.+=1 B.+y2=1
C.+=1 D.+=1
(3)設F1,F2分別是橢圓E:x2+=1(0<b<1)
14、的左、右焦點,過點F1的直線交橢圓E于A,B兩點.若|AF1|=3|F1B|,AF2⊥x軸,則橢圓E的方程為________.
(1)A (2)C (3)x2+y2=1 [(1)△AF1B的周長是4a=4,
所以a=,e==,
所以c=1,
那么b2=a2-c2=2,
所以方程是+=1.故選A.
(2)由條件可知b=c=,a=2,所以橢圓方程為+=1,故選C.
(3)不妨設點A在第一象限,如圖所示.
∵AF2⊥x軸,∴A(c,b2)(其中c2=1-b2,0<b<1,c>0).
又∵|AF1|=3|F1B|,
∴由=3得B,
代入x2+=1得+=1.
又c2=1-b2,
15、∴b2=.
故橢圓E的方程為x2+y2=1.]
橢圓的幾何性質
?考法1 求離心率或范圍
【例3】 (1)(2019·深圳模擬)設橢圓C:+=1(a>b>0)的左、右焦點分別為F1,F2,P是C上的點,PF2⊥F1F2,∠PF1F2=30°,則C的離心率為( )
A. B.
C. D.
(2)(2017·全國卷Ⅰ)設A,B是橢圓C:+=1長軸的兩個端點,若C上存在點M滿足∠AMB=120°,則m的取值范圍是( )
A.(0,1]∪[9,+∞) B.(0,]∪[9,+∞)
C.(0,1]∪[4,+∞) D.(0,]∪[4,+∞)
(1)D (2
16、)A [(1)法一:如圖,在Rt△PF2F1中,
∠PF1F2=30°,|F1F2|=2c,
∴|PF1|==,
|PF2|=2c·tan 30°=.
∵|PF1|+|PF2|=2a,
即+=2a,可得c=a.
∴e==.
法二:(特殊值法)在Rt△PF2F1中 ,令|PF2|=1,
∵∠PF1F2=30°,
∴|PF1|=2,|F1F2|=.
∴e===.故選D.
(2)由題意知,當M在短軸頂點時,∠AMB最大.
①如圖1,當焦點在x軸,即m<3時,
a=,b=,tan α=≥tan 60°=,∴0<m≤1.
圖1 圖2
②如圖2,當焦點在y軸,即m>
17、3時,
a=,b=,tan α=≥tan 60°=,∴m≥9.
綜上,m∈(0,1]∪[9,+∞),故選A.]
?考法2 與橢圓幾何性質有關的范圍問題
【例4】 (2019·合肥質檢)如圖,焦點在x軸上的橢圓+=1的離心率e=,F,A分別是橢圓的一個焦點和頂點,P是橢圓上任意一點,則·的最大值為________.
4 [由題意知a=2,因為e==,所以c=1,b2=a2-c2=3.故橢圓方程為+=1.
設P點坐標為(x0,y0).所以-2≤x0≤2,-≤y0≤.
因為F(-1,0),A(2,0),
=(-1-x0,-y0),=(2-x0,-y0),
所以·=x-x0-2+y=
18、x-x0+1=(x0-2)2.
則當x0=-2時,·取得最大值4.]
[規(guī)律方法] (1)求橢圓離心率的方法,①直接求出a,c的值,利用離心率公式直接求解.,②列出含有a,b,c的齊次方程(或不等式),借助于b2=a2-c2消去b,轉化為含有e的方程(或不等式)求解.
(2)利用橢圓幾何性質求值或范圍的思路,求解與橢圓幾何性質有關的參數問題時,要結合圖形進行分析,當涉及頂點、焦點、長軸、短軸等橢圓的基本量時,要理清它們之間的關系.建立關于a、b、c的方程或不等式.
(1)(2018·全國卷Ⅱ)已知F1,F2是橢圓C的兩個焦點,P是C上的一點.若PF1⊥PF2,且∠PF2F1=60°
19、,則C的離心率為( )
A.1- B.2-
C. D.-1
(2)若點O和點F分別為橢圓+=1的中心和左焦點,點P為橢圓上的任意一點,則·的最大值為( )
A.2 B.3
C.6 D.8
(1)D (2)C [(1)由題設知∠F1PF2=90°,∠PF2F1=60°,|F1F2|=2c,所以|PF2|=c,|PF1|=c.由橢圓的定義得|PF1|+|PF2|=2a,即c+c=2a,所以(+1)c=2a,故橢圓C的離心率e===-1.故選D.
(2)由橢圓+=1可得F(-1,0),點O(0,0),設P(x,y)(-2≤x≤2),
則·=x2+x+y2=x2+x
20、+3=x2+x+3=(x+2)2+2,-2≤x≤2,
當且僅當x=2時,·取得最大值6.]
1.(2018·全國卷Ⅱ)已知F1,F2是橢圓C:+=1(a>b>0)的左、右焦點,A是C的左頂點,點P在過A且斜率為的直線上,△PF1F2為等腰三角形,∠F1F2P=120°,則C的離心率為( )
A. B.
C. D.
D [由題意可得橢圓的焦點在x軸上,如圖所示,設|F1F2|=2c,∵△PF1F2為等腰三角形,且∠F1F2P=120°,∴|PF2|=|F1F2|=2c.∵|OF2|=c,∴點P坐標為(c+2ccos 60°,2csin 60°),即點P(2c,c).∵點P在過點A,且斜率為的直線上,∴=,解得=,∴e=,故選D.]
2.(2016·全國卷Ⅰ)直線l經過橢圓的一個頂點和一個焦點,若橢圓中心到l的距離為其短軸長的,則該橢圓的離心率為( )
A. B.
C. D.
B [如圖,|OB|為橢圓中心到l的距離,則|OA|·|OF|=|AF|·|OB|,即bc=a·,所以e==.]
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