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1、
2022年高中數(shù)學(xué)(北師大版)選修1-1教案:第2章 知識點(diǎn)撥:橢圓的簡單性質(zhì)
一.基礎(chǔ)知識精講
1.橢圓+=1(a>b>0),范圍:橢圓位于直線x=±a和y=±b所圍成的矩形里,即|x|≤a,|y|≤b.
2.對稱性:橢圓關(guān)于x軸,y軸和原點(diǎn)都是對稱的.坐標(biāo)軸為橢圓的對稱軸,原點(diǎn)是橢圓的對稱中心,即為橢圓的中心.
3.頂點(diǎn):橢園與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為橢圓的頂點(diǎn)為A1(-a,0),A2(a,0),B1(0,b),B2(0,-b)
4.離心率:e=,(o<e<1),e越接近于1,則橢圓越扁;e越接近于0,橢圓就越接近于圓.
5.橢圓的第二定義:平面內(nèi)的點(diǎn)到定
2、點(diǎn)的距離和它到定直線的距離的比為常數(shù)e(0<e<1)的點(diǎn)的軌跡.定點(diǎn)即為橢圓的焦點(diǎn),定直線為橢圓的準(zhǔn)線.
6.橢圓的焦半徑公式:設(shè)P(x0,y0)是橢圓+=1(a>b>0)上的任意一點(diǎn),F(xiàn)1、F2分別是橢圓的左、右焦點(diǎn),則|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0.
7.橢圓的參數(shù)方程
二.命題趨勢分析
1.熟練掌握橢圓的第二定義,兩種形式的標(biāo)準(zhǔn)方程及幾何性質(zhì),運(yùn)用它們及參數(shù)間的關(guān)系解決相關(guān)問題.
2.必要時(shí),橢圓方程可設(shè)為mx2+ny2=1(m>0,n>0),這樣計(jì)算簡潔,還可避免對焦點(diǎn)位置的討論.
3.遇到弦的中點(diǎn)問題時(shí),常用點(diǎn)差法.
三.重點(diǎn)
3、難點(diǎn)例析
通過“圓的方程”的學(xué)習(xí)我們知道,圓的幾何性質(zhì)問題用代數(shù)的方法解題簡便,計(jì)算量小的特點(diǎn),同樣,橢圓也有類似的幾何性質(zhì),那么在學(xué)習(xí)本節(jié)之前要復(fù)習(xí)橢圓的定義及標(biāo)準(zhǔn)方程,在此基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)橢圓的幾何性質(zhì),掌握橢圓的性質(zhì),標(biāo)準(zhǔn)方程,及橢圓的第二定義.
例1P是橢圓方程為+=1上的任意一點(diǎn),F(xiàn)1,F(xiàn)2是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn),試求|PF1|·|PF2|的取值范圍.
解析:設(shè)|PF1|=t,則t∈[a-c,a+c],即t∈[4-,4+]且|PF2|=2a-t=8-t.
∴|PF1|·|PF2|=t(8-t)=-(t-4)2+16 t∈[4-,4+]
當(dāng)t=4時(shí),取最大值為16
4、,
當(dāng)t=4±時(shí),取最小值為9.
∴所求范圍為[9,16]。
例2 F1、F2是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn),過F2作一條直線交橢圓于P、Q兩點(diǎn),使PF1⊥PQ,且|PF1|=|PQ|,求橢圓的離心率e.
解析:如下圖,設(shè)|PF1|=t,則|PQ|=t,|F1Q|=t,由橢圓定義有:
|PF1|+|PF2|=|QF1|+|QF2|=2a,
∴|PF1|+|PQ|+|F1Q|=4a 即(+2)t=4a,t=(4-2)a,
∴|PF2|=2a-t=(2-2)a,
在Rt△PF1F2中,|F1F1|2=(2c)2,
∴[(4-2)a]2+[(2-2)a]2=
5、(2c)2
∴=9-6 ∴e==-,
例3已知P是橢圓+=1(a>b>0)上的一點(diǎn),F(xiàn)1F2為兩焦點(diǎn),且F1P⊥F2P,若P到兩準(zhǔn)線的距離分別為6和12,求此橢圓方程.
解析:(利用橢圓第二定義求解)
∵點(diǎn)P到兩準(zhǔn)線的距離分別是6和12
∴2·=6+12 即a2=9c
由橢圓第二定義知,e==
∵d1=6,d2=12 ∴|PF1|=6e,|PF2|=12e
又∵PF1⊥PF2 ∴|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2
∴36e2+144e2=4c2 ∵e= ∴a2=45
又a2=9c ∴c=5 ∴b2=a2-c2=
6、20,
∴所求橢圓的方程的+=1
例4在橢圓3x2+4y2=12上,是否存在相異的兩點(diǎn)A、B關(guān)于直線y=4x+m對稱并說明理由.
解析:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中點(diǎn)M(x0,y0),
直線AB:y=-x+t,將AB的方程代入橢圓的方程消去y得,13x2-8tx+16t2-48=0
∴△=(-8t)2-4×13×(16t2-48)>0,
∴-<t< ?、偾襵1+x2=t
又AB的中點(diǎn)M在直線y=4x+m上,
∴t=4×t+m ∴t=-m
代入①式得:-<m<。
解法二:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2)是橢圓上關(guān)
7、于直線l:y=4x+m對稱的兩點(diǎn),則
+=1 ①+=1 ?、?
①-②得+=0
∴=
而KAB==-,
故有=-,
設(shè)AB的中點(diǎn)為(x,y),則有x1+x2=2x,y1+y2=2y,
代入即得AB中點(diǎn)的軌跡方程為y=3x.
由
由于AB的中點(diǎn)在橢圓內(nèi)部
∴+<1m2<,
-<m<。
故當(dāng)m∈(-,)時(shí),橢圓C上有不同的兩點(diǎn)關(guān)于直線對稱.
例5橢圓=1上不同三點(diǎn)A(x1,y1),B(4, ),C(x2,y2)與焦點(diǎn)F(4,0)的距離成等差數(shù)列.
(1)求證:x1+x2=8。
(2)若線段AC的垂直平分線與x
8、軸的交點(diǎn)為T,求直線BT的斜率k.
解析:由題知a=5,b=3,c=4.
(1)由橢圓的第二定義知:
=|AF|=a-x1=5-x1
同理有|CF|=5-x2
∵|AF|+|CF|=2|BF| 且|BF|=
∴(5-x1)+(5-x2)=
即x1+x2=8。
(2)∵線段AC的中點(diǎn)為(4,),
∴它的垂直平分線方程為y-=(x-4),
又點(diǎn)T在x軸上,設(shè)其坐標(biāo)為(x0,0),代入上式得,x0-4= ?、?
點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2)都在橢圓上
∴y21=(25-x21),y22=(25-x22),
∴y21-y22=-(x1+x2)(x1-x2),
將此式代入①并利用x1+x2=8得
x0-4=-。
∴kBT==。